蚂蟥和蚯蚓相同，是雌雄同体动物，雄性先熟，行异体受精。

　　雄性生殖器官有4一11对球形的精巢，从第12或13节开始，按节排列。每个精巢有输精小管通到输精管。输精管纵行于身体的两侧，到第1对精巢的前方，各自膨大或盘曲成为贮精囊。再通到射精管。两侧的射精管在中部汇合到一个精管膨腔或称前列腺腔，经雄孔开口于体外。精管膨腔富有肌肉和腺细胞。在吻蛭目和咽蛭目中，它是形成和驱出精荚的器官。精荚的形状各异，但通常有两束精子，各来自一根射精管。颚蛭目的精管膨腔较为复杂，由两部分组成，一是球状的基部，它重叠着几层单细胞的前列腺；一是阴茎鞘，其肌肉壁可以翻转伸到生殖孔外成一阴茎。

　　卵巢通常一对，包在卵巢囊内。卵巢囊通出输卵管，两根输卵管汇合入阴道，或先合成一根总输卵管，再进入膨大的阴道，经雌孔通体外。总输卵管外面有的包着单细胞的蛋白腺或卵巢腺。阴道有的还分成阴道囊和阴道管两部分。即由总输卵管——阴道囊——阴道管——雌孔。牛蛭的结构不同，它的总输卵管和阴道管不在一条通道上，而是共同开口于一个短宽的囊腔(如棒纹牛蛭和菲牛蛭)或一条长的阴道柄(如颗粒牛蛭)，再开于雌孔。另外，在阴道管的另一端膨大成一个盲囊，称为阴道盲囊。

　　医蛭科水蛭有一个阴茎。交配时，两条水蛭的腹面紧贴，头部方向通常相反，一条蚂蟥的阴茎插入另一条蚂蟥的阴道内。按理说，由于双方的雌、雄孔互对，可以同时互相交换精子的。但事实上，大多数是单方面输送精子给对方的。

　　舌蛭科、鱼蛭科和石蛭科的种类通常无阴茎(舌蛭科某些种类的精管膨腔能翻转成矮圆锥体，功能相当于阴茎)，而是把由精管膨腔分泌成的精荚埋到对方皮下，传送精子给对方。精荚的壁系由精管膨腔壁的腺体分泌而成的。精荚上部内含精子，底部的颗粒内含物可能是蛋白水解物质。交配时，两条蚂蟥扭曲在一起，由于精管膨腔肌肉的动作把精荚挤出来，粘附到另一条蚂蟥的体上。精荚常放置在环带部，但也有放在身体后部的。

　　在舌蛭科和石蛭科，精荚附在另一条蚂蟥的体壁上后，精荚的内含物进入组织。精子通过表皮进入真皮的结缔组织，然后到达卵巢所在的体腔窦。鱼蛭科的蚂蟥，多数有一个接受精荚的特殊区域，称之交配区。鱼蛭的交配区就在生殖孔的后方。交配区的下面有一块叫做输导组织的纤维结缔组织，它通出两束纤维到卵巢囊。所以，附在交配区的精荚所释出的精子，很容易通过下面的纤维组织，直接送到卵巢。也有些种类的传导组织束是从雄孔通到卵巢的，故而只要把精荚引入对方的雄孔，就能互相受精。