Самки раков всегда сидят в норах в одиночку, а самцы во время зимовки часто собираются группами. Раки являются животными раздельнополыми. Самцы длиннопалых раков достигают половой зрелости на третий год при длине тела не менее 7–9 см, а самки – на четвертый год при длине тела 6–7 см. Некоторые самцы бывают крупнее самок в 2–3 раза. Самыми верными признаками отличия являются половые органы, лежащие на грудной стороне, на границе груди и хвоста. У самца парные отверстия половых желез находятся у основания последней пары ног, у самки они расположены у третьей пары с конца. В яичнике самки уже в сентябре образуются от 100 до 300 яичек желтоватого цвета, у самца в это же время начинают сильно увеличиваться семяпроточники, имеющие вид двух толстых белых перевитых нитей.
Спаривание происходит в октябре – ноябре или в феврале – марте. По срокам здесь многое зависит от региона. Продолжительность спаривания от 15 до 20 дней. Оплодотворение происходит внутри тела. Самец может оплодотворить до четырех самок подряд. После спаривания самка удаляется в свою норку и через 20–25 дней после спаривания начинает икрометание, выпуская икру через половые отверстия. Количество икринок у широкопалого вида самок речного рака длиной от 7 до 8 см достигает 68 штук, длиннопалого – 60 штук. У широкопалого вида самок речного рака длиной от 8 до 9 см количество икринок достигает 93 штук, у длиннопалого – 102; у широкопалого вида самок речного рака длиной от 9 до 10 см – 163 штуки, у длиннопалого – 174. У широкопалого вида самок речного рака длиной от 11 до 12 см – 302 штуки, у длиннопалого – 350 штук. У широкопалого вида самок речного рака длиной от 13 до 14 см – 425 штук, у длиннопалого – 500 штук.
Икра быстро приклеивается под брюшком к ложконожкам и остается там до вылупления личинок. Так как икру необходимо непрерывно промывать водой, обогащенной кислородом, самка гонит воду плесом, подгибая и разгибая конец хвоста. Спокойная вода, если самка сидит в норе, застаивается, обедняется кислородом и икра погибает.
Икра рака может легко повреждаться водяными скорпионами, плавунцами, жуками – гладышами. Самка постоянно промывает икру от грязи, плесени и водорослей. У самки рака может быть от 120 до 500 икринок. Время вылупления потомства рака зависит от погоды и региона. Как правило, вылупление происходит в начале или во второй половине лета.