Les écureuils femelles se reproduisent en s'accouplant puis en mettant bas des petits vivants. Ils sont capables de commencer le processus d'accouplement à l'âge d'un an. La première saison des amours commence à la fin de l'hiver, généralement vers la fin février. La saison peut durer jusqu'en mai. La deuxième saison des amours a lieu à la fin du printemps et dure jusqu'à la fin de l'été. La plupart des espèces d'écureuils ont deux portées; un à la fin du printemps et un à la fin de l'été. Certaines espèces n'en portent qu'un peu une fois par an. Les bébés écureuils sont appelés chatons.
Les écureuils femelles dégagent une forte odeur que l'écureuil mâle peut détecter. Une fois que l'écureuil mâle aura flairé la femelle, il la poursuivra à grande vitesse à travers les arbres. Il frappera également bruyamment l'écorce de l'arbre avec ses pattes. Si plus d'un mâle poursuit une femelle, les mâles essaieront souvent aussi de se chasser les uns les autres. Cela se traduit par des acrobaties étonnantes à travers les arbres. La femelle choisira le mâle le plus fort pour s'accoupler. Elle saura le reconnaître dès ce jour et s'efforcera de ne plus jamais s'accoupler avec lui. Après l'accouplement, l'écureuil mâle part pour de bon. Il n'a rien à voir avec l'élevage des chatons.
La portée moyenne d'un écureuil se compose de deux à cinq chatons. La période de gestation est d'environ six semaines, bien que certaines espèces d'écureuils aient une période de gestation aussi courte que quatre semaines et d'autres aussi longue que huit semaines, comme l'écureuil gris et l'écureuil renard.
Les bébés écureuils, ou chatons, sont minuscules à la naissance. Ils pèsent environ une once et mesurent environ un pouce de long. Ils sont glabres, sans dents et sont presque aveugles pendant les un à deux premiers mois de leur vie. Cependant, ils grandissent rapidement et sont généralement complètement sevrés à l'âge de dix semaines. À l'âge de quatre mois, la plupart des bébés écureuils ont définitivement quitté le nid de leur mère.