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生殖系統水蛭和蚯蚓相同，是雌雄同體動物，雄件部分先熟，再異體受精，卵生。雄性生殖器官有4～11對球形的精巢，從第12或13節幵始，按節排列。每個精巢有輸精上管通到輸精管。輸精管縱行于身體的兩側，到第1對精巢的前方，各自膨大或盤曲成為貯精囊，再通到射精管。兩側的射精管在中部匯合到-個精管膨腔或稱前列腺腔，經雄孔開U于體外日本醫蛭、金線蛭等無吻蛭的精贊膨腔較為復雜，由兩部分組成，一是球狀的基部，它重疊的單細胞的前列腺；二是陰莖鞘，其肌肉可以翻轉伸到生殖孔外形成一陰莖。
卵巢通常1對，包在卵巢囊內。卵巢囊通出輸卵管，2根輸卵管匯合入陰道，或先合成1根總輸卵管，再進入膨大的陰道，經雌孔通體外„總輸卵管外面有的包著單細胞的蛋內腺或卵巢腺，陰道分為受精囊或陰道囊和陰道管兩部分，即總輸卵管^陰道囊>陰道管—雌孔眹蛭科水蛭有一個陰莖。交配時，2條水蛭的腹面緊貼，頭部方向通常相反，一條水蛭的陰莖插入另一條水蛭的陰道內。按理說，由于雙方的雌、雄孔互對，可以同時互相交換精子的。但有時是單方面輸送精子給對方的。
精子與陰道囊內的卵結合為受精卵。受精過程完成后，水經雌性生殖孔附近環帶部分的體壁分泌速度加快，形成卵草率環帶部(生殖帶）的體壁有兩種腺體，一類分泌白色泡狀物質形成卵繭的外層；另一類分泌蛋白液，使產出的受精卵懸浮于其中。在產卵草率過程中，環帶的前后端極度收縮，所以卵草率的兩端較尖。由于身體沿著縱軸轉動，把草率的內表面弄得光滑=然后體壁環肌收縮，身陣變得細長，在身體和卵草率之間的空隙中產人一些受精卵和蛋白營養液。
之后，身體的前部慢慢后移，使草率從前端脫下。醫蛭科的卵多產于潮濕土壤中，橢圓形，呈海綿狀或蜂窩狀。蛭類的受精卵一般在保護良好的卵草率內自然孵化和發育，發育類型為直接發育，無變態。幼蟲從卵繭內爬出后直接進入水中營自由性半寄生生活。