Les étoiles de mer se reproduisent à la fois sexuellement et asexument. Pendant la reproduction sexuelle, deux étoiles de mer libèrent leurs gamètes dans la colonne d'eau, où la fertilisation se produit. Les œufs fécondés se transforment en larves de nage libre, qui se déposent finalement sur le fond et se métamorphosent en étoiles de mer juvéniles. Une seule étoile de mer peut produire des millions d'oeufs, mais seule une petite fraction d'entre elles survivra à l'âge adulte.
Pendant la reproduction asexuée, une étoile de mer peut diviser son corps en deux, créant deux nouveaux individus. Ce processus est connu sous le nom de fission. La fission se produit généralement lorsque l'étoile de mer est blessée ou stressée, et il peut être un moyen pour les étoiles de mer de régénérer les parties du corps perdues.
Le nombre de jeunes qu'une étoile de mer produit dépend de l'espèce et des conditions environnementales. Certaines espèces d'étoiles de mer peuvent produire jusqu'à 200 millions d'œufs dans un seul événement de frai, tandis que d'autres ne peuvent en produire que quelques milliers. Le taux de survie des larves d'étoiles de mer est également très variable, et il peut être influencé par un certain nombre de facteurs, notamment la prédation, la maladie et la disponibilité des aliments.