วงจรชีวิตของหมึกกระดองนั้นไม่ยืนยาวเช่นเดียวกับหมึกประเภทอื่น โดยหมึกตัวเมียจะมีอายุราว 240 วัน หลังจากเติบโตเต็มที่ ผสมพันธุ์ และวางไข่ จากนั้นหมึกตัวเมียก็จะตายลง ในขณะที่หมึกตัวผู้จะมีอายุยาวนานกว่า การเกี้ยวพาราสีของหมึกกระดองนั้นจะเริ่มขึ้นจากหมึกตัวผู้และตัวเมียว่ายจับคู่คลอเคลียกัน โดยหมึกตัวเมียจะมองหาทำเลที่เหมาะกับการวางไข่ ซึ่งอาจจะเป็นโพรงหรือซอกหลืบปะการัง หรืออาจเป็นตามแผ่นกัลปังหาที่เรียงรายทับซ้อนกัน คล้ายเป็นที่กำบังอย่างดี หมึกตัวผู้และหมึกตัวเมียจะว่ายคลอเคลียเคียงคู่กันไปมาช้า ๆ คล้ายกับการเต้นลีลาศ สีสันและลวดลายบนลำตัวจะปรับเปลี่ยนไปมาอย่างรวดเร็วราวกับแสงนีออน เป็นการบ่งบอกอารมณ์ของทั้งคู่ เมื่อถึงการผสมพันธุ์ทั้งคู่จะว่ายน้ำหันหน้ามาแนบชิดกัน แล้วใช้หนวดโอบกอดสอดประสาน หมึกกระดองตัวผู้จะใช้หนวดยาวคู่พิเศษล้วงเอาถุงสเปิร์มในลำตัวสอดเข้าไปเก็บไว้ในลำตัวของหมึกกระดองตัวเมียเพื่อผสมกับไข่ ทั้งคู่จะจับคู่กันราว 1 สัปดาห์ หลังจากนั้นหมึกตัวเมียจะเริ่มวางไข่ โดยใช้หนวดนำไข่ที่ได้รับการผสมแล้วจากภายในออกมา ค่อย ๆ บรรจงยื่นไปวางติดไว้ในโพรงที่เตรียมไว้ทีละฟอง จำนวนไข่ที่วางครั้งหนึ่งอาจมีมากมายนับพันฟอง ซึ่งต้องใช้ความพยายามอย่างทุ่มเทเป็นเวลายาวนานหลายวัน ในขณะที่หมึกตัวผู้ก็จะว่ายคลอเคลียไม่จากไปไหน เพื่อคอยป้องกันภัยให้ และป้องกันไม่ให้หมึกตัวผู้อื่น ๆ ที่ยังหาคู่ไม่ได้ มาก่อกวน[7]

ขณะที่หมึกกระดองตัวเมียหลังจากวางไข่แล้ว จะวนเวียนเฝ้าไข่อยู่แถวนั้น จนร่างกายอ่อนเพลียเรี่ยวแรงลดน้อยถอยลงไปทีละน้อย ๆ น้ำหนักตัวจะค่อย ๆ ลดลงเรื่อย ๆ และตายลงไปในที่สุด โดยที่ไข่ของหมึกกระดองเมื่อฟักออกมา ลูกหมึกวัยอ่อนจะมีรูปร่างเหมือนกับหมึกกระดองวัยโตแต่มีขนาดเล็กกว่า และใช้ชีวิตเป็นแพลงก์ตอน โดยไม่ได้รับการเลี้ยงดูจากพ่อแม่เช่นเดียวกับหมึกประเภทอื่น[7]