오리너구리가 맨 처음 유럽 자연과학자들에게 알려졌을 때 본 동물이 난생인지 태생인지에 관하여 일단의 논쟁이 있었다. 알을 낳는다는 사실은 1884년까지 명백하게 규명되지 않았다가 윌리엄 헤이 칼드웰(William Hay Caldwell)이라는 스코틀랜드 출생의 동물학자가 150명의 호주 원주민들과 함께 탐사를 한 결과 토굴 둥지에서 알이 발견되면서 확인되었다 그는 이 사실을 확인하고 난 후 본국에 "난생 단공류, 부분할란(部分割卵)"이라고 짤막한 전보를 쳤다. 즉, 단공류는 알을 낳으며, 알이 세포 분열 단계에 있을 때 오직 한쪽 면에서만 분열하는 형태라는 것을 의미한다.

1년에 한 번 번식기를 가지며, 6월에서 10월 사이에 교미가 이루어지나 사는 곳에 따라서 번식기가 찾아오는 정확한 날짜에는 차이가 있을 수 있다 한 수컷이 암컷 여러 마리의 암컷과 관계를 가지는 일부다처형 번식을 하며, 암컷은 성적으로 성숙해지는 2년부터 번식을 시작하는 것으로 여겨지지만 현재까지 확인된 번식 사례는 9살 이상으로 비교적 나이든 암컷들의 사례가 많다. 

 교미가 끝나면 암컷은 수면에서 위로 30cm 정도밖에 떨어져 있지 않던 기존 둥지를 더 깊이 파고들어가는데, 그 깊이는 종종 20m 정도까지 깊은 것도 있으며, 파고들어간 입구 근처에 마개나 차폐물로 쓸 법한 돌이나 나무조각을 종종 가져다놓는다. 이렇게 해 두면 물이 둥지 속으로 흘러들어오거나 포식자가 침입하는 것을 막아줄 수 있으며, 온·습도를 조절할 수 있다. 수컷은 교미 후 곧바로 암컷과 결별해 자기 은신처로 돌아간다. 암컷은 알을 낳기 전까지 낙엽을 모아 굴 속 바닥을 부드럽게 만들고, 긴 터널 끝에 둥지 재료가 될 낙엽, 짚 따위를 깔아 놓는다. 이 재료들은 모두 암컷이 꼬리로 긁어서 운반한다

암컷은 자궁 속 난소가 두 개지만 오로지 왼쪽 난소만이 제 역할을 한다 오리너구리가 지닌 유전자는 포유류의 XY 성염색체와 조류 및 파충류의 ZW 성염색체 사이의 연결 고리를 시사하는 요소가 될 수 있는데, X염색체 다섯 개 가운데 한 개가 조류의 Z염색체에서 발견되는 DMRT1이라는 물질을 갖고 있기 때문이다. 한 배에 2-3개의 알을 낳는데 보통은 2개를 낳으며, 알은 태반이 타원형인 새알에 비해 좀더 원에 가까운 형태를 하고 있고 직경이 11mm 정도 되며 회색이 감도는 흰색으로 가죽 같은 껍질로 싸여 있다. 알은 자궁 속에서 28일 동안 형태를 갖추며, 이후 10일 동안은 자궁 밖으로 나와 어미가 배와 앞쪽으로 구부린 꼬리로 품는다 포란기 동안 알 속 새끼에게는 총 3단계를 거쳐 형태 변화가 찾아온다. 1령 단계에서는 배아에서 번듯한 기관을 찾아볼 수 없으며 오로지 노른자의 난황낭에 의지한다. 이 난황낭은 알 속의 새끼가 점점 커 가면서 흡수된다. 2령 단계에서는 새끼에게 다리가 자라나며, 3령 단계에서 난치가 나타난다

갓 알을 깨고 나온 새끼는 눈을 감은 채 태어나며, 마땅한 털도 없고 매우 작고 연약하다. 어미에게 기어올라 젖을 먹고 자라며, 이 때 어미는 젖샘에서 분비되어 복부의 모피 사이에 패인 홈을 통해 스며나오는 젖으로 새끼들을 먹인다 새끼들을 돌보는 기간 동안에 어미는 거의 바깥으로 나가지 않으며, 나간다 해도 필요한 먹이만을 미량만 먹고 돌아오며, 나가 있는 동안 포식자가 돌아오지 않도록 입구와 통로를 흙더미로 가로막는다. 넉 달 동안 포유가 이어지다가 새끼가 다 자라면 굴을 나와 독립하며, 이 때즈음 살짝이나마 돋아나 있던 치아는 떨어져 나가고 턱에 거친 치판만 남는다.
윌리엄 헤이 칼드웰이 오리너구리에 대해 스코틀랜드에 보낸 메시지는?
"난생 단공류, 부분할란(部分割卵)"