Las distintas especies de moluscos presentan en algunos casos sexos separados (especies gonocóricas), mientras que otras son hermafroditas, es decir, que ambos sexos están presentes en un mismo individuo. Debe subrayarse que en muy contadas ocasiones se da a la vez, lo que significa que difícilmente maduran al mismo tiempo los gametos correspondientes a ambos sexos, y aun en el caso de que esto ocurra existen mecanismos destinados a impedir la autofecundación (hermafroditismo insuficiente). La reproducción sexual requiere en general la presencia de dos individuos distintos; ello conlleva la mezcla de los patrimonios hereditarios de los individuos y por tanto presupone la más fácil combinación de nuevos caracteres.
Es evidente que el hermafroditismo, aunque sea de tipo insuficiente, implica un mayor éxito reproductor que el gonocorismo, ya que, al menos en teoría, cada encuentro reproductor puede ser fecundo, mientras que en el gonocorismo el individuo perteneciente a un sexo sólo presenta un 50 % de probabilidades de encontrarse con otro individuo perteneciente al sexo contrario.
Independientemente de la condición sexual de los moluscos, existe siempre un órgano reproductor (gónada) encargado de producir las células germinales (gametos) masculinas (espermatozoides) y femeninas (óvulos). Los gametos, en las especies que presentan fecundación externa (y que sólo es posible en el medio marino), son vertidos directamente al agua, pero ello comporta un enorme derroche de células germinales, por lo que en el curso de la evolución del phylum se han seleccionado mecanismos de fecundación interna por la cual un individuo macho (o que funciona como macho), a través de un órgano copulador o pene, introduce en las vías genitales de un individuo de sexo opuesto los espermatozoides encargados de realizar la fecundación de los óvulos. Otra ventaja de la fecundación interna es que permite la formación de membranas y de envolturas huevo fecundado a lo largo de su descenso a través de las vías genitales femeninas, con lo que el huevo adquiere una cierta resistencia frente a los agentes externos adversos. En efecto, salvo en algunos contados casos de incubación de los huevos en las vías genitales femeninas, la gran mayoría de los moluscos depositan sus huevos en el ambiente en el que viven. Algunos grupos se han especializado posteriormente bien en el transporte de grupos de espermatozoides a través de células particulares (espermatoteca), bien transfiriéndolos, encerrados en una especie de contenedores (espermatóforos), a través de partes del cuerpo adecuadamente transformadas. Los huevos, además de estar provistos de envolturas, se agrupan posteriormente en grupos contenidos en cápsulas ovígeras, que se disponen posteriormente en lugares resguardados, alejados de eventuales depredadores.
En el interior de las envolturas tiene lugar el desarrollo del huevo, dando lugar generalmente a una forma larvaria que eclosiona y que es posteriormente transportada lejos del punto de deposición. De este modo se produce la dispersión o propagación de la especie, que tiende, que tiende con ello a ocupar amplias áreas geográficas. La forma larvaria considerada como más primitiva recibe el nombre trocófora debido a su semejanza con una peonza, y es muy parecida a la forma larvaria de otros grupos distintos (poliquetos, por ejemplo). A menudo esa larva trocófora permanece en el interior del huevo y desarrolla, fundamentalmente, el lóbulo preoral, que forma la estructura del velo, estructura ciliada y lobular. Ese segundo estado larvario que posee el velo se conoce como larva velíger (típica de moluscos) que finalmente se libera al medio. La larva velíger, larva de vida libre, muestra ya definidos algunos de los órganos del futuro adulto: presencia del pie, manto, una concha larvaria, elaborada a partir de la secreción de una glándula de la envoltura, y una especie de cabeza dilatada en dos o varios lóbulos amplios provistos de diminutos cilios que permiten el desplazamiento de la larva y además conducen las partículas alimentarias, que se encuentran suspendidas en el seno del agua, hasta la boca. La velíger se alimenta de organismos del plancton. Ambas formas larvarias están adaptadas para la vida acuática; se encuentran en todas las especies de moluscos marinos, pero faltan en las especies terrestres y en casi la totalidad de las especies de agua dulce. Como y ase ha comentado en la trocófora, también la velíger está en condiciones de ser transportada por los movimientos del agua (corrientes, oleajes, etc.) a puntos alejados de aquellos en que ha tenido lugar el desarrollo de los huevos y evidentemente la distancia que puede recorrer en potencia es proporcional a la duración de la vida de la larva. Recientemente se ha demostrado incluso que una larva velíger puede ser transportada de una costa del Atlántico a la opuesta, lo que significa un recorrido de varios miles de kilómetros. En cambio, en otros casos la vida de las larvas a penas supera algunas horas. Este periodo vital parece estar determinado de un modo bastante preciso; hacia finales de este período, la larva comienza a reabsorber el vitelo y desciende hacia el fondo, donde tiene lugar el aumento de tamaño dando origen, mediante una metamorfosis, al molusco adulto si encuentra un sustrato favorable y pereciendo en caso contrario. Si se observa con atención una concha adulta bien conservada, a menudo es posible obtener información indirecta acerca de la vida larvaria. En algunos moluscos, en efecto, es posible reconocer en el extremo superior de la concha la denominada concha larvaria, de porte distinto, formada por la velíger en el curso de su desarrollo, e incluso en algunos casos aparece una concha embrional posterior con distinta ornamentación que representa los restos de la concha formada por el embrión cuando todavía se encontraba encerrado en el interior del huevo.
Todo lo dicho hasta aquí corresponde evidentemente a un esquema general del Phylum, del que existen como es lógico varias diversificaciones o excepciones, pero que en líneas generales puede utilizarse como modelo o base para la comprensión de la reproducción y el desarrollo de este grupo animal.