Los machos alcanzan la madurez entre los 4 y 12 meses y las hembras necesitan entre 8 y 12 meses. Los petauros en cautividad pueden criar múltiples veces a lo largo del año como resultado de la vida acomodada y una dieta apropiada. Las hembras dan a luz entre una y dos crías (normalmente, dos) por camada. Aunque a veces llegar a parir tres o cuatro crías, pero es muy raro.
El período de gestación dura entre 15 y 17 días, tras los cuales la minúscula cría (con un peso de 0,2 gramos y el tamaño de un grano de arroz) se desplaza hasta la bolsa marsupial de la madre para su posterior desarrollo, mientras la madre lame el camino para facilitar la transición de la cría. Las crías nacen con un arco contínuo cartilaginoso en su cintura escapular para proporcionar apoyo para la escalada a la bolsa, este arco se rompe inmediatamente después del nacimiento.
Es imperceptible que la hembra está embarazada hasta que la cría ha escalado hasta el marsupio y comienza a crecer, formando protuberancias en la bolsa marsupial. Una vez en la bolsa, la cría se engancha a un pezón de la madre, donde permanecerá durante unos 60 ó 70 días.
La cría va saliendo del marsupio gradualmente, hasta que cae de él . La cría sale al casi sin pelo y con los ojos cerrados, que tardará en abrir entre 12 y 14 días. Durante este tiempo, la cría comenzará a madurar: el pelo comenzará a crecer y aumentará de tamaño.
Se necesita un mínimo de dos meses hasta que las crías están totalmente destetadas, y a los cuatros meses estaría listo para independizarse.
Un hecho curioso sobre la reproducción de los petauros del azúcar es que la hembra puede volver a quedarse embarazada mientras las crías están en el marsupio, y pausar el embarazo hasta que haya espacio disponible en el marsupio.
