Błękitne wieloryby angażują się w rozległy proces zalotów, którego kulminacją jest kojarzenie się. Samica płetwal błękitny współpracuje z wieloma partnerami, zwiększając szanse na zapłodnienie. Samce stają się dojrzałe seksualnie w wieku od pięciu do 10 lat, a samice rodzą co dwa do trzech lat.
Niewiele wiadomo o procesie godowym błękitnych wielorybów, ale naukowcy odkryli dowody wskazujące na to, że zagrożenie połowem wielorybów spowodowało zmniejszenie odstępów między kryciem.
Płetwal błękitny płaci od 10 do 11 miesięcy, a samica płetwal błękitny rodzi tylko jedno cielę na raz. Bliźnięta, o których słyszano, są bardzo rzadkie. Przy urodzeniu cielę waży około 4 tony i stanowi mniej więcej jedną trzecią długości swojej matki. Rośnie średnio o 1 cal na dzień i jest całkowicie odsadzony o siedem lub osiem miesięcy.
Dorosły płetwal błękitny nie ma naturalnych drapieżników, ale cielęta są narażone na zabójcze wieloryby i inne duże drapieżniki. Aby się zabezpieczyć, cielęta podróżują w kapsułkach od dwóch do trzech, chociaż dorośli często podróżują w dużych grupach liczących do 60 wielorybów. Niebieski wieloryb może wydawać się podróżować sam, ale ma potężny głos, który może przemierzyć setki kilometrów przez wodę i pozwala mu pozostać w kontakcie z resztą swojej kapsuły.
