Der Große Tümmler vermehrt sich durch sexuelle Kopulation. Die Tragzeit beträgt 12 Monate. Während Zwillinge bei der Geburt von Tümmlern vorkommen, sind einzelne Kälber am häufigsten. Ein Kalb bleibt 18 Monate bis 8 Jahre nach seiner Geburt bei seiner Mutter.
Weibchen bringen Kälber im flachen Wasser zur Welt. Der Geburtsprozess wird oft von einem Delfin unterstützt, den Meeresbiologen als "Hebamme" bezeichnen. Der Delfin, der diese unterstützende Rolle ausübt, ist in den meisten Fällen ein anderes Weibchen, obwohl auch Männchen dokumentiert sind, die diese Funktion ausüben. Unmittelbar nach der Geburt wird das Kalb an die Wasseroberfläche gebracht, um frische Luft zu atmen. Gleich danach erfolgt die erste Pflege. Das Stillen erfolgt aus den Brustdrüsen der Mutter. Große Tümmler haben zwei Brustwarzen, die von schützenden Schlitzen an ihrem Unterbauch bedeckt sind. Das Kalb muss seine Schnauze in diese Schlitze stecken, um es zum Stillen an einer Brustwarze zu befestigen. Das Absetzen wird normalerweise dadurch veranlasst, dass die Mutter während einer nachfolgenden Brutsaison schwanger wird.
Das Alter der Geschlechtsreife für Große Tümmler liegt zwischen 5 und 12 Jahren für Weibchen. Bei Männern sind es 10 bis 13 Jahre. Delfine haben während einer Paarungszeit mehrere Sexualpartner. Die Pflege und Aufzucht der Kälber erfolgt ausschließlich durch die Mutter.
