แม้ว่าสัตว์ที่อาศัยในป่าเขตร้อนอย่างเสือลายเมฆมักไม่มีฤดูกาลผสมพันธุ์ที่แน่นอน แต่พบว่าเสือลายเมฆในแหล่งเพาะเลี้ยงออกลูกตั้งแต่เดือนมีนาคมจนถึงสิงหาคม เสือลายเมฆสาวมีระยะเวลาเป็นสัดครั้งละ 6 วันและเกิดขึ้นทุก ๆ 30 วันในฤดูผสมพันธุ์ เชื่อว่าเสือลายเมฆออกลูกในโพรงไม้ที่อยู่เหนือระดับพื้นดิน แต่ก็เคยมีผู้พบเห็นเสือลายเมฆออกลูกในรังที่อยู่ในระดับพื้นดินท่ามกลางพุ่มไม้ทึบเหมือนกัน แม่เสือตั้งท้อง 86-93 วัน ลูกครอกหนึ่งมีประมาณ 1-5 ตัว ส่วนใหญ่มักมี 2 ตัว ลูกเสือแรกเกิดมีน้ำหนัก 140-170 กรัม ลืมตาเมื่ออายุ 10-12 วัน และเริ่มเดินได้เมื่ออายุ 19-20 วัน เมื่ออายุได้ 10 สัปดาห์ก็เริ่มกินเนื้อได้ หย่านมเมื่ออายุ 5 เดือน เสือหนุ่มสาวจะมีสีสันเหมือนเสือเต็มวัยเมื่ออายุได้ 6 เดือน และเมื่ออายุ 10 เดือนก็จะออกเรือนหากินเองได้ เสือลายเมฆเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์เมื่ออายุ 24-36 เดือน และจะให้กำเนิดลูกได้จนถึงอายุ 12-15 ปี อายุขัยโดยเฉลี่ย 11 ปี แต่ตัวที่อายุมากที่สุดในกรงเลี้ยงมีอายุ 17 ปี

เสือลายเมฆเป็นเสือที่เพาะพันธุ์ได้ยากมากเนื่องจากตัวผู้ชอบฆ่าตัวเมีย เสือลายเมฆในแหล่งเพาะเลี้ยงเพียง 20 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่เกิดในกรงเลี้ยง การผสมเทียมและการถ่ายเทตัวอ่อน (embryo transfer) ประสบผลสำเร็จพอสมควรในเสือและแมวป่าหลายชนิด เมื่อไม่นานมานี้มีทฤษฎีจากนักเพาะเลี้ยงชาวอังกฤษบอกว่า เสือลายเมฆตัวเมียเป็นสัดครั้งเดียวในรอบปี และจะยอมผสมพันธุ์กับตัวผู้ที่อยู่ด้วยกันมาเป็นเวลานานเท่านั้น

บางทีแหล่งเพาะเลี้ยงที่ประสบความสำเร็จที่สุดในการเพาะพันธุ์เสือลายเมฆอาจเป็นสวนสัตว์พาต้าของประเทศไทยก็ได้ (ปานเทพ) สวนสัตว์พาต้าเป็นสวนสัตว์ที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก และสามารถส่งเสือลายเมฆให้แก่สวนสัตว์อื่น ๆ ทั่วโลก