Le frai a normalement lieu en avril-mai (avril-juin-juillet selon d'autres sources) dans une eau à au moins 12 °C et pas trop acide (si le pH de l'eau est inférieur à 5,5 le gardon peut pas reproduire avec succès, le plus souvent lors de journées ensoleillées.. Les mâles présentent alors une livrée nuptiale caractérisée par de petits « tubercules de frai gris-blanc sur la tête et le dos. Les femelles aussi mais de manière moins développée ». Ils sont parfois - à tort - confondus avec les symptômes d'une maladie.

La femelle pond de 150 000 à 300 000 œufs sur des plantes ou des branches immergées ou sur le substrat si aucun autre support n'est disponible. La reproduction se déroule fréquemment au même endroit chaque année. Les grands mâles forment des bancs dans lesquels les femelles pénètrent. Elles y pondent et les œufs (naturellement collants au substrat) sont fertilisés par les mâles ; Les poissons sont alors très excités et peuvent être aperçus sautant fréquemment hors de l'eau ; Une femelle de belle taille peut pondre jusqu'à 100 000 œufs (350 000 œufs par kg de la femelle selon DORIS).

Les œufs de couleur crème et d'un diamètre compris entre 1,1 et 1,5 mm éclosent après 4 à 10 jours (selon la température de l'eau). Les alevins grandissent moins vite dans l'eau froide, mais rattrapent souvent leur retard de croissance à l'âge adulte. le jeune gardon atteint sa maturité sexuelle en 2 à 4 ans ; plus vite pour les mâles (en 2 à 3 ans) et plus tard pour les femelles (en 3 à 4 ans).

Sa vitesse de croissance qui varie selon les interactions entre la température de l'eau et la richesse trophique du milieu. Les reproducteurs mesurent majoritairement plus de 19 cm.

Des données qui semblent contradictoires existent sur l'influence de la température de l'eau sur la reproduction du Gardon.

En région boréale, des populations de gardon étudiées dans de nombreux lacs pondent à la même date que 50 ans plus tôt, mais dans une eau plus chaude (en moyenne de 3 °C) et plus basse qu'autrefois, ce qui laisse penser que la durée du jour (qui lui n'a pas changé) est un facteur important pour le déclenchement de la, Une autre étude a été conduite en zone tempérée, en France. Elle a porté sur deux sections de la Meuse situées l'une en amont (à 12,5 km) de la centrale nucléaire de Tihange et l'autre à 2,5 km en aval où l'eau est réchauffée en moyenne de 3 °C (ce qui a pu être montré lors d'un arrêt de 5 mois de la centrale). Ces deux sections sont supposées habitées par des populations différentes de gardon ; les populations "amont" et "aval" n'ayant théoriquement pas de contacts entre elles, en raison d'importants barrages-écluses. L'étude a montré une différence entre les poissons vivant dans les eaux réchauffées et non réchauffées ; en particulier : Le frai est avancé de 3 semaines en en aval. De plus, le volume de plusieurs types de cellules testiculaires des gardons était plus important chez les gardons vivant en aval du barrage que chez ceux vivant dans une eau plus fraiche en amont Ici la photopériode ne semble donc pas ou peu influencer le processus de maturation des œufs, du sperme et la ponte, comparativement à l'accroissement de la température. (lequel peut aussi influencer la productivité planctonique et d'autres biomasses alimentaires pour le gardon). Cette même étude (sur la Meuse) a montré (lors des 34 pêches faites au filet pour les besoins des scientifiques) que le sex-ratio de l'espèce était dans tous les cas déséquilibré (avec toujours plus de femelles que de mâles, que ce soit en amont ou en aval de la centrale nucléaire) voire très déséquilibré (au point que l'étude n'a pas toujours pu atteindre le quota et ratio de mâles/femelles qui était prévu, avec jusqu'à 5 fois plus de femelles que de mâles lors de deux des 34 pêches et à peine plus dans 2 autres cas) ; pour une raison inconnue selon les auteurs, qui évoquent une cause inexpliquée (différence de sex-ratio ou sélectivité inexpliquée du filet de pêche)