Il pettirosso nidifica a pochi metri da terra, in cavità o crepe ben nascoste dalla vegetazione, e può fare il nido nei luoghi più insoliti, dalle cassette delle lettere alle teiere dismesse. Il nido viene costruito solo dalla femmina con foglie secche, muschio e un rivestimento interno di piume e peli. La femmina vi depone da 4 a 6 uova che si schiudono dopo circa due settimane. Dopo la schiusa, il maschio si occupa di procurare il cibo alla femmina che lo divide poi fra i nidiacei. Con la seconda settimana di vita, i nidiacei iniziano a ricevere il cibo direttamente anche dal padre. I giovani lasciano il nido dopo un paio di settimane ma vengono nutriti dai genitori per altri 15-20 giorni.
Il pettirosso è estremamente territoriale durante tutto l’anno e i maschi possono tenere lo stesso territorio per tutta la vita. La difesa del territorio avviene sia cantando da posatoi sopraelevati sia allontanando eventuali intrusi in modo aggressivo. In primavera, all’inizio della stagione riproduttiva, le femmine costruiscono il nido nel territorio del maschio prescelto.
Il pettirosso è un uccello monogamo in cui la coppia rimane unita per tutta la stagione riproduttiva. Per conquistare la femmina, nel periodo primaverile, il maschio la corteggia offrendole del cibo.