Metode reproduksi ikan beragam dan kompleks, dan perbedaan paling signifikan terletak pada metode pembuahan: pembuahan internal versus pembuahan eksternal. Strategi reproduksi ini tidak hanya memengaruhi kelangsungan hidup dan reproduksi ikan, tetapi juga sangat memengaruhi dinamika ekosistem.
Organ reproduksi ikan menunjukkan keragaman yang menakjubkan. Ikan jantan biasanya memiliki dua testis dengan ukuran yang sama, mirip dengan banyak vertebrata lainnya. Ikan primitif, seperti hiu, cenderung memiliki testis kanan yang lebih besar. Ovarium ikan sama mengesankannya, mungkin berisi jutaan telur. Pada ikan, produksi telur tidak selalu bergantung pada musim kawin tertentu tetapi terjadi terus menerus. Selain itu, telur ikan umumnya seperti jeli dan tidak memiliki cangkang keras, yang diperlukan untuk pembuahan eksternal di dalam air. Sistem reproduksi ikan bahkan mencakup struktur khusus, seperti organ reproduksi ikan jantan, yang disebut "organ perangkap," yang memungkinkan pembuahan internal.Organ reproduksi ikan meliputi testis dan ovarium, yang biasanya ada secara berpasangan dan dapat menyatu sebagian atau seluruhnya.
Setelah pembuahan, perkembangan embrio dapat terjadi secara internal atau eksternal, tergantung pada spesies ikan. Dalam beberapa kasus, ikan akan beralih di antara kedua mode reproduksi ini sesuka hati di antara berbagai tahap perkembangan, yang juga merupakan strategi adaptasi ekologis bagi mereka.Contoh pembuahan internal meliputi hiu dan ikan vivipar tertentu yang menggunakan organ khusus yang telah mereka kembangkan, seperti sirip perut, untuk memungkinkan perkawinan.
Meskipun hal ini dapat menghasilkan keseragaman genetik, hal ini dapat menjadi keuntungan bagi kelangsungan hidup dalam kondisi lingkungan tertentu.Selain itu, beberapa ikan (seperti ikan black hamlet) adalah contoh hermafrodit yang hidup bebas, yang merupakan hermafrodit dan dapat melakukan pembuahan sendiri selama reproduksi.