Een mannetje begint de paringsroep in het vroege voorjaar, kort nadat hij uit zijn winterslaap is gekomen. In het middensegment beginnen mannetjes eind april tot begin mei te bellen. Mannetjes roepen vrouwtjes op vanuit bomen en struiken die meestal dicht bij, of overhangend, beekjes of stilstaand water staan.
De exacte timing van het broeden voor grijze boomkikkers varieert op basis van de temperatuur en hun locatie in het hele bereik. de voortplanting vindt al vroeg plaats, hoewel het roepseizoen van eind april tot begin augustus duurt. Individuen kunnen tot drie keer per seizoen paren.
Mannetjes zijn erg territoriaal en zullen vechten tegen andere mannetjes om hun gebied te verdedigen. Gevechten kunnen 30 tot 90 seconden duren en bestaan uit worstelen, duwen, trappen en kopstoten totdat het ondergeschikte mannetje zich terugtrekt. Vrouwtjes zetten aan tot het paren door een roepend mannetje te benaderen en hem aan te raken voordat ze 90 graden draaien.
in amplexus, een paringspositie waarin de ma Le grijpt het vrouwtje met zijn voorpoten vast, terwijl het vrouwtje 1.000 tot 2.000 eitjes legt die uitwendig worden bevrucht door het mannetje. Omdat de paring plaatsvindt terwijl de kikkers in het water drijven, worden de eieren in kleine clusters in het water afgezet, die zich aan structuren hechten via een transparante, slijmachtige buitenlaag.
Kikkervisjes komen meestal na drie tot zeven dagen uit, afhankelijk van de watertemperatuur. Ongeveer 10 minuten tot een uur voordat het uitkomt, moet het embryo een vloeistof afgeven om de wand van het ei te helpen afbreken. De ontwikkeling van kikkervisjes hangt af van de watertemperatuur, waarbij de metamorfose doorgaans na 45 tot 65 dagen optreedt. Ze worden na twee jaar geslachtsrijp.