Pour nicher, les pélicans ont besoin d’un emplacement adéquat, à l’abri des prédateurs terrestres, et d’une source de nourriture suffisante pour approvisionner la colonie tout au long de la saison de reproduction. La nidification est saisonnière dans les régions tempérées, mais dans les pays tropicaux elle peut avoir lieu tout au long de l’année. Les pélicans sont presque toujours coloniaux, bien que les espèces nichant au sol forment des colonies plus denses que les nicheurs arboricoles. La colonie de pélicans blancs du lac Rukwa en Tanzanie, la plus grande de l’Ancien Monde, rassemble 40.000 couples.
La formation du couple est très rapide, tout comme le choix de l’emplacement du nid et sa construction. Rien n’indique que le couple reste uni en dehors de la période de reproduction, et il semble probable qu’un nouveau couple se forme chaque année. C’est la femelle qui choisit l’emplacement du nid, et elle y reste pendant que le mâle lui apporte des matériaux. Les nids terrestres se résument à une cuvette grossière garnie de très peu de matériaux. Ils sont souvent contigus. Les nids arboricoles ont une structure plus élaborée et se composent d’une épaisse base de brindilles, parfois recouverte d’une couche de paille et d’herbes aquatiques ; les excréments des jeunes les consolident.
La ponte compte de 1 à 6 œufs, mais 2 est le nombre le plus fréquent. Leur poids va de 120 à 195 g. Ils sont ovales et bleu clair ou blanc jaunâtre, avec une surface crayeuse. Les deux sexes participent à la couvaison, qui dure de 30 à 36 jours. Comme il n’y a pas de plaques incubatrices, les œufs sont posés sur les pieds pour être couvés, un système également pratiqué par les cormorans. Nidicoles, les poussins éclosent nus et faibles, mais après 3 à 8 jours ils se couvrent de duvet. Après 3 ou 4 semaines, les plumes des ailes et de la queue apparaissent, et à 8 semaines les jeunes sont totalement emplumés. Les jeunes des espèces nichant au sol abandonnent le nid à 4 semaines et se rassemblent en crèches de 10 à 100 individus. Le but de ces crèches est la thermorégulation, mais elles constituent aussi une protection contre les prédateurs. Dans cette masse mouvante de juvéniles, les parents n’alimentent que leurs propres jeunes. Les jeunes sont complètement emplumés après 70 à 85 jours et deviennent indépendants.
Les pélicans atteignent leur maturité sexuelle après 3 à 5 ans. Ils vivent assez longtemps et beaucoup atteignent au moins 15 à 25 ans dans la nature, alors que des oiseaux captifs ont vécu jusqu’à 54 ans.