Wissenschaftler sind sich nicht sicher, wie alt Grüne Meeresschildkröten werden, bevor sie geschlechtsreif sind, aber Schätzungen gehen davon aus, dass es mindestens 20 Jahre, vielleicht sogar bis zu 50 Jahre dauert, bis eine Grüne Meeresschildkröte bereit ist, sich zu paaren. Grüne Meeresschildkröten müssen in der Regel eine weite Strecke von ihren Futterplätzen zu ihren Brutplätzen zurücklegen - manchmal müssen sie mehr als 2 600 km schwimmen. Viele der Schildkröten kehren zur Paarung an denselben Brutplatz zurück, an dem sie geschlüpft sind. Die Weibchen paaren sich alle 2 bis 4 Jahre, während die Männchen jedes Jahr zurückkehren.
Die Paarungszeit hängt vom Standort der jeweiligen Schildkröte ab. So paaren sich Schildkröten in den Tropen (den heißesten Zonen) möglicherweise das ganze Jahr über, während andere Populationen in kühleren Gefilden sich von März bis Juni paaren. Einige Populationen betreiben Polyandrie - ein Weibchen nimmt mehr als ein Männchen zur Paarung. In allen Populationen kontrollieren die Weibchen den Paarungsprozess, indem sie den Männchen die Erlaubnis erteilen. Die Paarung findet im Wasser statt. Nach der Befruchtung klettert das Weibchen am Strand über die Flutlinie und gräbt ein Loch, das als Nest dient. Dann legt es 100 bis 200 Eier und vergräbt sie, bevor es ins Wasser zurückkehrt. Die Weibchen können sich erneut paaren und ein weiteres Nest anlegen. Manche Weibchen können während einer einzigen Paarungszeit bis zu 5 Nester anlegen.
Das Geschlecht der ungeborenen Jungtiere wird in gewisser Weise durch die Wärme im umgebenden Sand bestimmt - bei geringerer Wärme gibt es mehr Männchen, bei höherer Wärme mehr Weibchen. 2 bis 5 Monate später schlüpfen die Eier und die Jungtiere machen sich instinktiv auf den Weg zum Wasser. Die geschlüpften Jungtiere, die den Spießrutenlauf mit den Raubtieren erfolgreich überstanden haben, verbringen zwischen 3 und 5 Jahren im offenen Meer, bevor sie sich in Küstennähe niederlassen.