3周岁以上性成熟的大天鹅，每年2月开始发情择偶，择偶有选择性，较挑剔。雌雄成鸟一旦配对后，基本固定不变。发情时，雌鸟嘴上黄斑更新更黄，体羽更加洁白而富有光泽。发情初期性情活泼、兴奋、好动，雄鸟总是在水面上快速游动，追逐雌鸟，沿直线游来游去。雌鸟一旦接受雄鸟的求爱，便形影不离，接头交颈，开始成对活动。
3月底至4月初雄鸟缓慢游动追逐雌鸟开始交尾。交尾前雌雄并排在水面上洗浴，雄鸟兴奋地游到雌鸟后边；用嘴轻啄雌鸟枕部，雌鸟若不动，有时头向后仰，尾羽翘起，表示愿意接受交配。这时雄性则抓住时机，用嘴叨住雌性皮羽，张开双翅，登上雌鸟背部，频频扇动双翅保持身体平衡，尾部用力下压。浮在水面的雌性尾部翘起，下半身沉在水中，每次交尾时间持续30-50秒。交尾后雄性首先挥动翅膀并高声呜叫，呈兴奋状，雌性则头与颈时而伸入水中，时而双翅轻轻拍打水面，并向背部泼水，洗理羽毛。
它们象家鹅那样转过头，用喙在防水的尾脂腺上抹抹，然后用水梳理柔软的白色羽毛。交尾多在晨昏环境安静时进行。每13可交尾2次或更多。交尾行为最早出现在雌鸟产卵前28天，终止于产卵前的数小时。 交尾行为出现后10天左右，大天鹅出现了营巢前的叨草行为。由雌性选择巢址，选址非常仔细。巢址一般选在既安静又安全的靠近水源的隐蔽处。筑巢过程中，雌鸟小心谨慎，警惕性极高，一旦发现不安全因素或人为干扰，立即废弃尚未建好的巢穴，另选新址。产卵前有时弃巢2-3次。雌雄双方共同参与营巢，但分工不同，雄鸟负责收集、搬运巢材，雌性负责搭建整理。巢材一般是就地取之，如粗细不等的枯树枝、树叶、干草、羽毛等，偶有铁丝、绳子。巢基与巢外沿是较粗的树枝，巢内为细树枝、树叶，有少数的鸟羽毛及细干草。巢外径为165厘米，内径57厘米，巢高38厘米，巢深14厘米。巢大小与巢材是否充分有关，也有个体差异。营巢过程约需5-10天。在此巢附近30米以内，往往还有一个由雄鸟搭建的一非常简陋的巢，巢址在显眼处，供雄鸟警戒之用。营巢结束后第2天开始产卵（4月中旬），多在清晨产卵。产卵前雌鸟多显不安地卧伏在巢上，不停地左右晃动，最后安静下来，静卧片刻，开始产卵。产卵时雌鸟在巢内呈微蹲姿态，两翅稍张，自然抬头，两眼平视前方，精神集中，腹部用力呈阵发性收缩，卵则顺势以钝端朝外排出体外。
每产1卵，从产卵姿势出现到产出，历时20-40秒不等。卵产下后，雌鸟站立，用喙将卵拨动到巢中间，并用草、羽毛等物将所产卵遮盖起来。下巢休息片刻后，下水游泳洗浴，梳理羽毛。无干扰情况下，多数为每隔1天产1枚，也有连续3天产3枚的记录。一般1天产1窝，1窝产4-6枚卵。卵为长卵型，乳白色，平均质量380克左右。 大天鹅在产2-3枚卵后开始坐巢孵化，但开始未完全进入孵化状态，表现为离巢次数多，空巢时间长，当1窝卵下齐后，完全由雌性坐巢孵化，全神贯注。雄鸟不直接参加孵化，在巢边担任警戒，形影不离。孵化期间雌鸟吃食、饮水、排便或有危险离巢时，把巢内卯掩盖严实。雌鸟上巢孵化时谨慎地抬脚迈进巢内，把盖卯的草叨走，整理一下巢及卵，腿先向前半屈，慢慢下卧，微张双翅，以胸部的孵卵斑着卵，并有节奏地将双翅收扰，同时将身体左右微微晃动，使胸部孵卵斑充分与卵密接，最后才静卧不动，转入专心孵化。
孵化前、中期若环境无干扰，或天气阴雨低温时，雌鸟离巢次数少，且每次离巢时间短。翻卵时雌鸟慢慢站起，小心地用喙由前向后拨卵，卵随之纵向或横向滚动。翻卵角度为0-360度。有时各卵之间位置互换或串换，另外雌鸟也用改变卧伏方向而达到翻卵的目的。通过翻卵使每个卵受热均匀，防止胚胎与壳膜粘连，也利于胚胎运动，保证胎位正常，从而使同窝卵出壳同步，避免出壳时间相差太长，影响成活率。翻卵后雌鸟有时继续孵化，有时下巢晾卵。晾卵时雌鸟轻轻下巢，把卵稍加遮挡，并不盖严。雌鸟吃少量食，喝一些水，下水游泳洗浴一番，上岸排便后即回巢继续孵化。通过晾卵，既调整了巢内湿度，也散去了胚胎中后期产生的大量代谢热。用较低的环境温度刺激胚胎，促使它发育并增强将来雏鸟对外界气温的适应能力。在孵化期间，雄鸟食量减少，游泳洗浴的时间也极短，整日在巢边守卫，也不断地把巢区的巢材叨到巢边。雌鸟边孵化边用这些材料修补加固巢外周，翻卵、晾卵时也不断添加巢内垫卵的衬垫物。孵化期亲鸟食量均减少了1/4-1/3，体重也减轻。
每天晾卵次数、每次晾卵时间和每天翻卵次数随着孵化天数的增加而增加，孵化前期每天晾卵1-3次，每次4-30分钟，每天翻卵1-6次。孵化后期每天晾卵2-8次，每次3-46分钟、每天翻卵4-16次。
繁殖期尤其是产卵孵化期和育雏期，大天鹅领域性特别强，同种个体或异种个体出现在巢区内时，雄鸟站立，头颈向上伸展，并发出警告呜叫，若入侵个体没有反应或继续靠近巢，雄鸟则迎上前去张翅驱赶，再靠近巢时雄鸟平伸头颈、勇敢地冲上前去振翅并啄咬来犯之敌，不得已的情况下，雌性迅速离巢并掩盖好卵，协助雄鸟驱赶，保护巢卵。驱走外侵之敌，雌鸟向上伸直头颈，相向发出对鸣。 经测得知，大天鹅雏鸟出壳时平均质量为263克，雏鸟绒羽浅灰近白色，上体略深，胸腹部近白色，上喙端部为浅黑灰色、其余为肉红色，破卵齿明显。跗跖、脚均为桔红色，数日后逐渐变为淡红色。刚出壳的幼雏，胎绒羽湿润，不能站立，偎依在母亲翅下或腹下取暖。2-4小时，绒羽干燥松软，即可站立。8小时后雏鸟能从母亲翅下伸出头颈观察四周；若有动静，雌鸟会呼将雏拨弄几下，幼雏很快将头缩回隐蔽。出壳当日，全天一直由雌鸟坐巢抱暧幼雏，雄鸟仍静卧巢边守卫，双亲鸟几乎不进食。
2日龄，雌鸟继续抱暖幼雏且不进食，幼雏可从母亲腹下钻出，蹒跚习步，幼鸟仍不饮水、进食。3日龄，中午气温高时，雌鸟离巢与雄鸟并排卧在巢边，面对巢内的幼雏发出温柔的叫声，召唤雏下巢，随着叫声，幼雏慢慢走出巢内，在亲鸟面前卧下休息片刻。然后亲鸟站起，向水边走一段距离卧下，又向幼雏发出召唤的叫声，雏鸟随叫声向前移动；卧在亲鸟身边，这样反复多次，将雏鸟带到水边。若附近水面有其它动物，雄鸟先下水进行驱逐，雌鸟后下水协助，然后召唤，雏鸟慢慢地一个接一个地下水，随父母练习游泳，双亲鸟护在雏周围。雏鸟游水数分钟后，有的钻到母亲的翅下休息取暖。十几分钟后，亲鸟带雏上岸教它们觅食。首先亲鸟叨起食物唤雏，雏走到上前时，亲鸟把食物放在地上，雏马上啄食之，也有时直接从亲鸟嘴中啄食，雏吃饱后卧地休息，亲鸟抓紧时间吃食，然后雌鸟带雏上巢抱暖。幼雏的食物有植物的嫩叶、茎、根、果、昆虫、蠕虫及软体动物。幼雏白天大部分时间随亲鸟在水中、岸边觅食。在水中，雌鸟左右晃动，似左右跺脚，用宽大的脚掌搅起水下沉渣和一些水生生物，把这些食物弄到幼雏能够吃得到的水面上来。
幼雏食饲后上岸休息。50日龄前，潮湿的白天及整个晚上仍卧巢休息，此时巢径更大，更平坦，无中间凹陷，亲鸟也不再整理、加固巢穴。50日龄后，雏鸟很少再集体卧巢了，个别偶有独自卧巢休息。一般选择阴、阳适中较干燥处休息。
育雏期带领雏鸟觅食、习水、休息教雏鸟识别、躲避、进攻来侵之敌等均以雌鸟为主，雄鸟协助并保护雌、幼安全。雏鸟除休息外绝大部分时间在觅食，食量很大，发育极快。
1月龄雏鸟颈部羽毛变为淡灰白色，喙端黑灰色，喙基黄灰色，胸、腹、背部部分变白色，平均身体质量可达2550克。45日龄测得平均生长指标为：嘴峰长8.7厘米，跗跖为11.9厘米，中趾长14.2厘米，翅长17.4厘米，初级飞羽4.5厘米，次级飞羽长4.0厘米。
2月龄毛色无大变化，但从50日龄开始换羽，换羽次序为飞羽、背、尾、腹、颈羽等，飞羽与尾羽换得较快，1周左右即换好。平均身体质量6150克。
3月龄上喙基淡黄，喙端完全变黑，跗跖、脚呈黑色，在水面上试飞滑翔距离近10米。平均质量7340克。对亲鸟依赖性逐渐减少。
4月龄绒羽已全部换掉，喙基由淡黄色变为黄色，体型大小与成鸟近似。可完全离开亲鸟独立生活。
5月龄背部羽毛基本变为白色，体型大小与成鸟差别不大。 （1）如果大天鹅饲养地处高纬度地区，冬长夏短，在饲养过程中应人为调整热量较高的动物性饲料的比例、搭建内舍和垫干草等措施。
（2）大天鹅在人工饲养条件下由于饲料种类单一、不新鲜等因素常会导致营养不均，因此要在日常饲养过程中注意维生素、微量元素、氨基酸、矿物质等添加剂的补充。
（3）大天鹅在笼养条件下的自然繁殖非常困难，成功与否的关键是环境因素，因此要为其创造适应它生活的模拟生态环境。
