Los martines pescadores se reproducen en su primer año, y la formación de la pareja suele comenzar en febrero. Si el macho y la hembra tienen territorios vecinos, éstos pueden unirse para la temporada de cría.
Ambos pájaros excavan la madriguera del nido en el suelo arenoso sin piedras de una orilla baja del arroyo, normalmente a unos 0,5 m de la parte superior. Los pájaros eligen una orilla vertical libre de vegetación, ya que esto proporciona un grado razonable de protección contra los depredadores.
El túnel del nido suele tener entre 60 y 90 cm de longitud, y el diámetro de 6 cm es sólo un poco más ancho que el pájaro. La cámara del nido al final tiene una ligera depresión para evitar que los huevos salgan rodando, pero no se lleva ningún material al nido. Se crían 2-3 nidadas en rápida sucesión, normalmente en el mismo nido.
La primera nidada de 6-7 huevos se pone a finales de marzo o principios de abril. Ambos adultos incuban los huevos y los pollos nacen entre 19 y 21 días después. Cada polluelo puede comer entre 12 y 18 peces al día, y son alimentados por turnos. Una vez que un polluelo es alimentado, se desplaza a la parte posterior del nido para digerir su comida, haciendo que los demás se adelanten.
Los polluelos normalmente están listos para abandonar el nido cuando tienen 24-25 días, pero si el suministro de pescado es escaso, pueden tardar hasta 37 días. Una vez fuera del nido, las crías son alimentadas durante sólo cuatro días antes de que los adultos las expulsen del territorio y comiencen la siguiente cría.