เสือชีตาห์ผสมพันธุ์ได้ทุกฤดู ต่างจากเสือส่วนใหญ่ที่มีฤดูผสมพันธุ์ แต่ในเซเรนเกตตีมักพบลูกเสือเกิดใหม่มากที่สุดในฤดูฝน ออกลูกครอกหนึ่งราว 1-8 ตัว เฉลี่ย 3 ตัว ตั้งท้องนานประมาณ 90-98 วัน เสือแรกเกิดหนัก 270 กรัม ตาเปิดได้เมื่ออายุ 4-11 วัน ลูกเสือจะอาศัยอยู่ในพงหญ้าหรือพุ่มไม้จนกระทั่งอายุได้ 5-6 สัปดาห์ เสือชีตาห์วัยเด็กจะมีแผงคอยาวเด่นชัดยาวไปจนถึงสันหลัง บางทีอาจช่วยในการพรางตัวให้กลมกลืนกับพงหญ้าได้ดี เมื่ออายุได้ 3 เดือนก็หย่านม ลูกเสืออยู่กับแม่และศึกษาการดำรงชีวิตเป็นเวลาประมาณ 18 เดือน (13-20) ก็จะพร้อมสำหรับใช้ชีวิตเองได้แล้ว

แต่อย่างไรก็ตาม ลูกเสือชีตาห์ส่วนน้อยเท่านั้นที่มีโอกาสรอดและเติบโตเป็นเสือผู้ใหญ่ได้ เสือชีตาห์มักต้องเสียลูกให้แก่สัตว์ล่าเหยื่อหลายชนิด เช่น ไฮยีนา สิงโต เสือดาว นกอินทรี ลิงบาบูน รวมถึงพ่อของเด็กเองด้วย ในเซเรนเกตตี นับตั้งแต่ทศวรรษที่ 1960 เป็นต้นมา จำนวนสิงโตในทุ่งหญ้าเพิ่มมากขึ้นถึง 10 เท่า สถานการณ์เช่นนี้ทำให้อัตราตายของลูกเสือชีตาห์สูงมาก พบว่าราว 73 เปอร์เซ็นต์ของลูกเสือชีตาห์ตายเพราะถูกสัตว์อื่นฆ่าโดยเฉพาะจากสิงโต มีเพียง 5 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่จะรอดไปจนกระทั่งถึงวัยที่เป็นอิสระจากแม่ได้ การที่เสือชีตาห์ออกลูกทีละหลายตัวก็อาจเป็นกลยุทธหนึ่งในการดำรงเผ่าพันธุ์ และสถานที่ใดที่สัตว์ผู้ล่าชนิดอื่นเหลือจำนวนน้อยก็จะมีจำนวนเสือชีตาห์เพิ่มมากขึ้น เช่น ในฟาร์มเปิดในนามีเบีย ท้องทุ่งและท้องไร่ในเคนยา และในโซมาเลีย

ในด้านอัตราส่วนทางเพศ ลูกเสือแรกเกิดมักมีตัวผู้มากกว่าเล็กน้อยด้วยอัตราตัวผู้ 1 ตัวต่อตัวเมีย 0.95 ตัว แต่เสือตัวเต็มวัยหรือเสือวัยรุ่นกลับมีตัวผู้น้อยกว่ามากด้วยอัตราตัวผู้ 1 ตัวต่อตัวเมีย 1.9 ตัว ตัวเลขนี้อาจหมายถึงตัวผู้มีการแพร่กระจายพื้นที่มากกว่า หรือตายง่ายกว่า หรืออาจเป็นผลมาจากการที่ตัวผู้มักหลบซ่อนเก่งกว่าจนสำรวจได้ยากก็ได้

เสือรุ่นที่เพิ่งเป็นอิสระจากแม่จะยังอยู่ด้วยกันทั้งตัวผู้ตัวเมีย เสือตัวเมียจะแยกจากกลุ่มพี่น้องออกไปก่อนเมื่ออายุได้ 17-27 เดือน ตัวเมียผสมพันธุ์ครั้งแรกเมื่ออายุได้ 24-36 เดือน ตัวผู้เริ่มผสมพันธุ์ได้เมื่ออายุ 30-36 เดือน

ระยะเวลาที่แม่เสื้อตั้งท้องแต่ละครั้งห่างกัน 15-19 เดือน หากลูกเสือตายหมด แม่เสือก็พร้อมจะผสมพันธุ์ได้อีกครั้งในเวลาไม่นาน แม่เสือสาวรุ่นอาจใช้เวลานานกว่าแม่เสือสาวใหญ่ในการกลับคืนสู่สภาพพร้อมผสมพันธุ์ จากการสำรวจพบว่าเสือสาวรุ่นใช้เวลา 86.3 วัน ส่วนเสือสาวใหญ่ใช้เวลา 17.8 วัน

ตัวเมียผสมพันธุ์ครั้งสุดท้ายเมื่ออายุ 10 ปี ตัวผู้ 14 ปี เสือชีตาห์มีอายุขัยราว 12-14 ปี

มีความพยายามเพาะพันธุ์เสือชีตาห์ในกรงเลี้ยงมาแล้วหลายร้อยปี เนื่องจากเสือชีตาห์เคยเป็นสัตว์เลี้ยงสำหรับล่าของเจ้านายของอินเดียและอาหรับ แต่การเพาะพันธุ์เพิ่งจะมาเป็นผลสำเร็จเมื่อกลางทศวรรษ 1950 นี้เอง เมื่อทราบว่าในการจับคู่ตามธรรมชาติ เสือชีตาห์สาวจะเป็นผู้เลือกคู่จากหนุ่มหลายตัว ด้วยเหตุนี้การขังตัวผู้กับตัวเมียไว้ด้วยกันเป็นคู่ดังที่ทำก่อนหน้านั้นจึงไม่สำเร็จ

ปัญหาด้านพันธุกรรม

ในอดีต มีเสือในสกุลเดียวกับเสือชีตาห์หลายชนิด แต่เมื่อราว 10,000-12,000 ปีก่อน ซึ่งเป็นช่วงการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ปลายยุคไพลโตซีน มีเพียงเสือชีตาห์เพียงชนิดเดียวที่เหลือรอดพ้นยุคนั้นมาได้เพียงน้อยนิด เสือที่เหลือจึงมีการผสมพันธุ์กันในหมู่เครือญาติ ความหลากหลายทางพันธุกรรมจึงต่ำ จากการวิเคราะห์พันธุกรรมของเสือชีตาห์ทั้งในธรรมชาติและแหล่งเพาะเลี้ยงพบว่ามีรหัสพันธุกรรมใกล้เคียงกันมาก หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ เสือชีตาห์ทุกตัวในทุกวันนี้เกือบเหมือนกัน มีความผันแปรทางพันธุกรรมเพียง 2 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ในขณะที่เสือชนิดอื่นมีความผันแปรราว 10 เปอร์เซ็นต์ หากตัดหนังจากเสือชีตาห์ตัวหนึ่งมาปะบนเสือชีตาห์อีกตัวหนึ่ง หนังแผ่นนั้นก็จะเจริญเติบโตได้ตามปกติ แต่ถ้าไปทำแบบเดียวกันกับเสือชนิดอื่น หนังนั้นจะแห้งและตายไปในที่สุด ความหลากหลายทางพันธุกรรมที่ต่ำทำให้เสือชีตาห์ปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมได้ยาก ภูมิคุ้มกันโรคต่ำ จึงมีโอกาสเป็นโรคตายและสูญพันธุ์ได้ง่าย

การเพาะพันธุ์ในกรงเลี้ยงทำได้ยากมาก ตัวเมียในกรงมักตั้งท้องได้ไม่ง่ายนัก และแม้จะตั้งท้องได้อัตราตายของลูกเสือก็สูง (28-36%) แม้อัตรานี้จะใกล้เคียงกันในเสือและสัตว์ผู้ล่าชนิดอื่นในกรงเลี้ยง นอกจากนี้เสือชีตาห์ทั้งในกรงเลี้ยงและในป่าก็มีระดับของอสุจิที่ไม่ปกติสูงถึง 71-76% และการผสมพันธุ์นอกมดลูกก็ประสบความสำเร็จน้อยกว่าสัตว์จำพวกเสือชนิดอื่น

อย่างไรก็ตาม อุปสรรคนานาประการในการเอาชีวิตรอดของเสือชีตาห์ดังที่กล่าวมานี้ก็เป็นข้อมูลที่พบในแหล่งเพาะเลี้ยงเท่านั้น ยังไม่มีหลักฐานชี้ชัดว่าเสือชีตาห์ในธรรมชาติจะพบชะตากรรมเดียวกัน และเป็นไปได้ว่าสิ่งที่กล่าวมาเป็นการมองในแง่ร้ายเกินไป ประการแรก สวนสัตว์บางแห่งก็ประสบความสำเร็จอย่างมากในการเพาะพันธุ์เสือชีตาห์ นี่อาจหมายความว่าอัตราความสำเร็จที่ต่ำในสถานเพาะพันธุ์บางแห่งอาจเป็นเพราะการจัดการที่ไม่มีประสิทธิภาพของแต่ละแห่งเอง ประการต่อไป ในด้านภูมิต้านทานโรคที่ต่ำ ก็ยังไม่เคยมีรายงานว่ามีการแพร่ระบาดของโรคร้ายในเสือชีตาห์ในธรรมชาติแต่อย่างใดแม้จะพบว่าเสือชีตาห์ในอุทยานบางแห่งมีปัญหาโรคเรื้อนสัตว์ค่อนข้างมากก็ตาม ประการสุดท้าย เสือตัวผู้ในแหล่งเพาะเลี้ยงแต่ละตัวมีอัตราให้กำเนิดลูกต่างกันมากแม้จะมีระดับคุณภาพของอสุจิใกล้เคียงกัน