Икрометание происходит в марте-начале июня, но на основной части ареала обычно в апреле. В пределах водоема оно длится 2-10 сут. Если популяция использует много водоемов, размножение может растягиваться почти на 2 нед. в связи с постепенным оттаиванием разных частей популяционного ареала. В пределах одной географической точки даты размножения в разные годы могут различаться в пределах 1 мес. В зависимости от погоды. Пик размножения обычно наступает несколькими днями раньше, чем у синтопичной остромордой лягушки (Rana arvalis). Брачный крик самца травяной лягушки напоминает низкое, хриплое урчание. Эксперименты по половому поведению показали, что самцы предпочитают красные модели, что соответствует фоновым тонам окраски самки. Амплексус подмышечный; иногда происходит уже на суше по дороге к водоему. Некоторые пары находятся в амплексусе очень долго (иногда свыше 3 сут.). Иногда образуются «цепочки» (до 7 экз.) из одной самки и нескольких самцов в амплексусе. Самцы иногда обхватывают мертвых самок или земноводных других видов (Bufo bufo, Rana arvalis, R. lessonae или R. ridibunda). Иногда до 10% самцов находятся в амплексусе с другими видами бесхвостых земноводных. Не исключено, что в некоторых случаях это ведет к гибридизации бурых лягушек. Например, естественный гибрид R. temporaria x R. arvalis отмечен в г. Тракай, Литва. Однако межвидовые различия во времени ведут к частичному разделению мест размножения: R. arvalis, приходящие в водоем позже, выбирают открытые части водоема, еще не занятые икрой R. temporaria. Это может вести к частичной изоляции размножающихся группировок обоих видов.
Самки иногда гибнут от ран, наносимых брачными мозолями самцов. Как уже указывалось, иногда самцы обхватывают других позвоночных. В одном курьезном случае 9 самцов обхватили ондатру (Ondatra zibethica), отчего она утонула.
Кладки травяной лягушки располагаются на мелководье (глубина 5-40 см), обычно с густой погруженой растительностью. Групповое размножение ведет к образованию больших скоплений икры, которые иногда ппокрывает до 10-20 м2 и содержат много сотен кладок. Число яиц, отложенных в каждый водоем, варьирует по годам, но в норме оно специфично для водоема. В последовательные годы лягушки откладывают икру в одни и те же части водоема. Долговременное изменение сообщества ведет к смещению места икрометания как в другие части того же водоема, так и в другой водоем, в зависимости от температуры, глубины, состава растительного сообществ и т.д.
