绿藻的繁殖方式包括无性生殖和有性生殖。
1. 无性生殖
在一些单细胞的物种，有机体的无性生殖是通过细胞的直接分裂形成的， 通常称为细胞的二分裂法。群体和多细胞的藻类可以通过这种细胞分裂的方 式扩大藻体。
在丝状体和一些多细胞藻体，断裂繁殖是很普遍的，也称营养繁殖。藻体 可以断裂成为2至数部分，每一部分可以形成一个新的独立藻体。如丝藻目 Ulotrichales的一些种类，每段丝体可以只包含几个细胞而发育成新的个体;蕨 藻属Caulerpa的营养枝分离后，也可形成为独立新藻体。
此外，有一些绿藻物种，在不良环境条件下，其细胞壁可以变得很厚，成为 休眠孢子或厚壁孢子(akinetes)，它能度过不良环境，在环境适宜时再萌发成新 的个体。
但无性生殖最普通的方式是产生游孢子(zoospores)。不同物种的每一个 母细胞所产生游孢子的数目不一，如鞘藻属Oedogonium物种的每一个母细胞 只产生1个游孢子;丝藻属的物种每一个母细胞可产生2，4或8个游孢子;刚 毛藻属物种的每一个母细胞所产生游孢子的数目更多。形成游孢子囊的细胞 和其他细胞一般大，无区别。但是也有特殊的孢子囊，形状与其营养细胞不同。
游孢子的形成，可由原生质体收缩而成为一个游孢子;可由原生质体分裂 成2个或多数个原生质体，每一原生质体就成为一个游孢子。游孢子逸出后， 发育成同其亲体相似的新藻体。
一般游孢子由母细胞(孢子囊母细胞)壁上形成的孔逸出，逸出的游孢子常 包被纤弱的膜(囊胞)，此膜是细胞壁的最内层，囊胞短时黏质化，后消失，游孢 子逸出后就开始活动，它们具有向光性。游孢子游动不久或较长时间，活动渐 渐迟缓，分泌少许黏质，由前端附着于适当基质，最后固着于基质。停止活动形 成细胞壁，继而发育成下一代新的藻体。
但绿球藻目的物种正常的无性繁殖方法是产生不动孢子(aplanospore)，在 母细胞壁内不形成游孢子而形成不动孢子。在丝藻属、微孢藻属也发现有同样 情况。
2. 有性生殖
绿藻门的物种都有有性生殖。配子的形成和构造都与游孢子相似，只是配 子比游孢子的数目要多，个体较小。配子含单核，无壁，但在衣藻属的个别物种 的配子有薄壁。有性繁殖方式有多种，包括同配生殖、似配生殖及卵配生殖等 方式。同配生殖是比较原始的方式，卵配生殖是高级的方式。由同配生殖进化 到卵配生殖的中间过渡型为异配生殖。
有性生殖一般是在该物种的营养体充分的生长，并储存了一定量的营养物 质以后才进行的。
一般情况下，配子如果不经结合就会退化死亡，但是也有一些没有结合的 配子能直接发育成为与它的亲体相似的藻体，这种生殖方法叫单性生殖(parthenogenesis)。
配子接合后不久，合子形成薄壁，后来再形成三层厚壁。合子的原生质体 鲜绿色，经过光合作用增加储藏的物质——淀粉。后来淀粉转变成脂肪，血红 素(haematochrom)也形成，因而内含物呈现红色。此时合子抗干燥伤害的能力 甚强。合子萌发前，一般都经过短时间或长时间的休息。海洋中生活的绿藻物 种的合子一般都立即萌发，不产生厚壁。
一般配子结合后两个性核立刻融合，但是在一些物种如水绵科和鼓藻科直 到合子萌发前两核才融合。
有些物种在合子萌发时进行减数分裂，如水绵属、双星藻属、团藻属、鞘藻 属。有些物种的合子核不经减数分裂而直接生成二倍体的藻体，如石莼属、刚 毛藻属等。
3. 生活史
绿藻的生活史可归纳为四种类型：
(1)单元单相式：生活史中仅合子阶段是二倍体，合子核分裂时即进行减数 分裂，然后形成4个游孢子。每一个游孢子发育成一新个体。这种方式在活动 的单细胞类型及绿藻纲多数多细胞的物种中比较常见。
(2)单元双相式：藻体是二倍体，减数分裂发生在形成配子以前，故只有配 子是单倍体。雌、雄配子接合成二倍体合子，合子不经减数分裂，直接萌发成二 倍体的藻体，如管藻目的种类。
(3)双元同形：世代交替明显，由两个外形相似的不同世代的藻体进行。单 倍体的配子体产生配子，配子接合成合子，合子直接发育成二倍体的孢子体。 孢子体产生单倍体的游孢子，减数分裂发生在游孢子形成前的第一次分裂，游 孢子萌发成单倍体的配子体。如石莼属、浒苔属、刚毛藻属。
(4)双元异形：世代交替明显，也是由单倍体的配子体和二倍体的孢子体交 替进行，但这两个世代的藻体外形不相似。如尾孢藻属Urospora，多细胞的丝 状体为单倍体的配子体，由它产生配子，配子接合成合子，合子萌发成多核单细 胞的二倍体的孢子体。孢子体产生单倍体的游孢子，减数分裂发生在孢子形成 时的第一次分裂，游孢子发育成为单倍体的配子体。再如礁膜属的孢子体是单 细胞单核的小藻体，配子体是多细胞的大型藻体。