Il Tyrannosaurus rex, come altri dinosauri e i loro parenti di uccelli moderni sopravvissuti, riprodotto sessualmente. La femmina ha quindi deposto uova fecondate da cui nascerebbero i tirannosauri appena nati.
Poiché la documentazione sui fossili non fornisce molti indizi sulla riproduzione dei tirannosauri o dei dinosauri in generale, gran parte di ciò che gli scienziati conoscono delle abitudini di accoppiamento dei dinosauri è osservando gli animali moderni che potrebbero riprodursi in modo simile. L'imbarazzante problema di entrare in una posizione in cui il maschio possa fertilizzare la femmina in un animale così grande come un Tyrannosaurus rex può essere solo accennato dalla procedura di accoppiamento per animali di grossa taglia come i giraffe e gli elefanti. Una volta sul posto, il metodo più probabile di riproduzione sessuale era attraverso la cloaca, un orifizio presente anche negli uccelli, che sarebbe stato usato per la minzione, la defecazione e anche la fecondazione. Il trasferimento di sperma dal maschio alla femmina potrebbe richiedere solo pochi secondi, come nel caso degli uccelli.
Quando depongono le uova, le femmine di entrambi gli uccelli e dei tirannosauri sviluppano un osso midollare. Questo osso ha un alto contenuto di calcio ed è usato per fare i gusci delle uova in entrambe le specie. Questa scoperta ha aiutato gli scienziati a distinguere tra scheletri di dinosauri femminili e maschili.
Si conosce meno della quantità di uova deposte e di qualsiasi presenza di adulti prima e dopo la schiusa nella vita di un Tyrannosaurus rex. Esistono prove certe che alcuni sauropodi (Seismosaurus) depongono da 20 a 30 uova e le lasciano incustodite. Questo potrebbe produrre un tasso di sopravvivenza di due o tre piccoli. Altri, come il dinosauro dal becco d'anatra Maiasaura, schiudono giovani sottosviluppati e si prendono cura di loro finché non possono camminare. I giovani tirannosauri potevano probabilmente camminare e correre fuori dal guscio e, come altri sauropodi, erano probabilmente nati da grosse uova di uova. Tuttavia, gli scienziati sono incerti.
