A kék bálnák szoros kötelékekben úsznak, gyakran látni őket kettes - négyes csoportokban. Vadászatkor és a szaporodási időben kialakulnak nagyobb csoportok is. A párzás a meleg trópusi vizekben megy végbe, itt születnek az utódok is. Mivel csupán vékony réteg szigetelő bálnazsírral rendelkeznek, hidegebb vizekben nem tudnának életben maradni. Születésükkor mintegy 7 méter hosszúak, testtömegük 2 - 3 tonna. Tengeri emlős lévén, a kis bálna szoptatása is a tengerben történik. A hím a 22,5 méteres, a nőstény a 23 méteres testhossz elérésekor válik ivaréretté. A legtöbb nőstény csak háromévente lesz vemhes.A vemhesség 11-12 hónapig tart, ennek végén egy utód jön a világra. A borjú 600 liter tejet szopik naponta. Az elválasztás hét hónap után következik be, amikor már kinőttek a szilái.

A nőstény kék bálnák újabban közönséges barázdásbálna hímekkel is párosodnak. Ez azért történik meg, mert ritkábban találkoznak fajtársbeli hímekkel. Egyelőre nem ismert, hogy az ebből a kapcsolatból született "hibrid" borjak felnőtt korukban szaporodóképesek lesznek-e (valószínűleg nem), azonban a kék bálnák számát ez a tényező is csökkenti.