В первом случае клетка останавливается, теряет жгутики и протопласт последовательно делится на 2,4 или 8 частей. Достигая размеров материнской особи, хламидомонады снова приступают к размножению.
Половой процесс изогамный . Гаметы образуются внутри материнской клетки так же, но в большем количестве (16,32 или 64), и они, естественно, меньших размеров. Процесс оплодотворения происходит в воде. Оплодотворенная яйцеклетка покрывается многослойной оболочкой и оседает на дно водоема.