繁殖期为4-7月。常成对营巢繁殖。通常营巢于僻静的，人迹罕见的茂密森林中。巢多置于树杈上，靠近树干的分枝处。巢结构松散而简陋，主要由一些细的枯枝堆集而成。每窝产卵通常2枚，卵的颜色为白色，大小为37-44×26-35毫米。雄鸟和雌鸟轮流孵卵。孵化期17天。雏鸟晚成性，经过20-35天后飞翔离巢。 斑尾林鸽的生殖行为，可以作因果性观察。因为在几周的时间里，配偶之间交换的不多几个信号调节了这些行为。事实上，细致的研究表明，这不过是通过精确的通讯安排、外在刺激、激素活动等所展现的一场生理戏剧。整个循环要六到七个星期。
成年的雄鸽与雌鸽一旦被一起放在一只有筑巢材料的笼子里，雄鸽就开始求爱了，它一边鞠躬点头，一边咕咕叫个不停。几小时之后，它们选好了筑巢的凹面基地（在实验室里是只碗），并蹲伏在里面，同时发出一种特殊的叫声。很快，两只鸽子就把筑巢材料运到基地里，并用这些材料筑起一只简易的巢来。几天筑巢之后，雌鸽对巢的依恋增加了，不久就生下两只鸽蛋。此后，两只鸽轮流孵蛋。
实验表明，交配本身刺激了脑下垂体分泌促性腺激素。这种物质又促进了雌性激素，后者引起了筑巢行为和孕甾酮的产生，孵化行为是孕甾酮的结果。另一种垂体激素是促乳素，它引起了嗉囊上皮的增长。脱落的上皮，象“奶”一样喂给雏鸽。促乳素还维持了孵化行为。当雏鸽长到两至三周大时，双亲就开始不管它们了，不久之后，双亲就开始了新的激素-行为循环。在实验室里，这种过程常年连续不断。
