繁殖期为4-6月。有的雄鸟1月份就开始发情,但大多数在4-5月才发情。这时的雄鸟可以表演一种特殊的求偶飞行,它从陡崖上呈滑翔式俯冲直下,尾羽散开,先是盘旋,然后又俯冲,并伴随着尖厉的叫声。营巢于林下植被较为稀疏的森林中,巢多置于有岩石,灌木或树隐蔽下的地上或大树洞中。巢较简陋,通常在落叶层上稍呈凹坑处。每窝产卵3-5枚,卵的颜色为棕黄色或黄褐色,布有紫色或褐色斑点。孵化期28天。
绿尾虹雉是世界上最难饲养的鸟类之一;北京动物园1958年首次饲养展出绿尾虹雉,1980年繁殖成功。北京野生动物园拥有全世界最大的人工繁殖育种群,总数达13只。据北京动物园的研究,在人工饲养的条件下,绿尾虹雉在每年的4-5月间产卵繁殖,每巢产卵3-5枚,卵呈暗棕黄色,被大小不一的紫色斑点。