Selon les régions, le Tamia fait une ou deux portées par an.
En Sibérie et sur l’île d’Hokkaido au Japon par exemple, la couverture neigeuse persiste jusqu’au printemps, et les femelles ne font qu’une seule portée. En France, deux portées sont généralement observées, l’une au printemps et l’autre en été.
Les accouplements ont lieu de mi-avril à mi-mai au Japon, en mars (sortie de l’hibernation pour les femelles) et en juin en France. Les femelles sont réceptives une journée seulement, deux au plus pour un tiers d’entre elles. Si elles ne sont pas fécondées, elles entrent à nouveau en œstrus au bout de 14 jours (en captivité). Elles sont fécondées par un ou plusieurs mâles.
La production de jeunes est principalement dépendante de l’abondance en nourriture. Lorsque les disponibilités alimentaires au printemps sont faibles (absence de glands ou d’autres fruits d’arbres de l’automne précédent), les femelles ne se reproduisent pas. Elles ne feront qu’une portée, au cours de l’été. En présence d'une forte densité, comme l'écureuil roux d'Europe, le tamia ne se reproduit pas, ou peu. La reproduction est dite "densité-dépendante".
Après une gestation de 30 à 31 jours, la femelle met bas 4 à 5 jeunes (de 1 à 8), les jeunes d’une même portée pouvant être de pères différents (multipaternité). En captivité, la taille des portées au printemps est supérieure à celle de l’été, et le nombre de jeunes par portée est plus élevé chez les femelles âgées que chez les jeunes femelles. Nus, sourds et aveugles à la naissance, les petits pèsent entre 3 et 5 g. Les yeux commencent à s’ouvrir au 28ème jour.
La femelle s’occupe seule de sa portée au cours des 6 à 8 semaines suivant la naissance.
En France, les jeunes nés au printemps (avril) émergent en mai-juin et ceux de l’été, nés en juillet, sortent de leur terrier de naissance en août-septembre. Au sevrage, le nombre de mâles et de femelles est identique. Ils atteignent leur poids adulte (environ 100 g) entre leur 3ème et 4ème mois, et leur maturité sexuelle à 12 mois environ, voire un peu auparavant, les individus nés en juillet pouvant se reproduire au printemps suivant (à l’âge de 8-9 mois).
Dans la nature, les adultes vivent environ 2-3 ans, au maximum 5-6 ans.
En Forêt de Sénart, la mortalité varie selon l’âge et le sexe des individus et, pour les jeunes, selon qu’ils soient nés au printemps ou en été. Le taux de survie de la population est plus élevé chez les femelles (0,75 ± 0,02) que chez les mâles (0,62 ± 0,02), chez les adultes (0,78 ± 0,04) que chez jeunes (en particulier ceux de la portée d’été : 0,64 ± 0,03). Par ailleurs, il varie selon les saisons (survies automnale et hivernale > survie estivale) et les années (entre 0,53 ± 0,05 en 2009 et 0,85 ± 0,03 en 2005). Lorsque les tamias parviennent à accumuler suffisamment de réserves dans leur terrier, pour la phase d'hibernation, la mortalité hivernale sera très faible. Par contre, en absence de fruits d'arbres à l'automne, les réserves consituées ne seront pas suffisantes pour entretenir les individus durant la phase d'hibernation, et une grand pourcentage d'entre eux (jusqu'à 70%) périra. Par ailleurs, certaines années, dans les habitats où la nappe phréatique est proche du niveau du sol, des pluies hibernales importantes peuvent être également à l'origine d'une mortalité importante des tamias, dans leur terrier.