В большинстве случаев матки спариваются через 7—10 дней после выхода из маточников. Трутни достигают половой зрелости на 12—14-й день. Вылет матки для встречи с трутнем происходит в ясную погоду между 12 и 17 часами. В среднем матка спаривается с 6—7 трутнями и вылетает на спаривание несколько раз. Явление, когда самка получает сперму не от одного, а от нескольких самцов, называется полиандрией. Сперма из яйцеводов переходит в семеприемник, в котором, несмотря на небольшой его объем (1,2—1,5 мм3), вмещается до 8—10 млн сперматозоидов. В семеприемнике матки сперматозоиды могут жить несколько лет, ассимилируя питательные вещества из организма матки.
Полагают, что матка во время спаривания со всеми трутнями, кроме последнего, не зажимает жалоносной камеры в такой степени, чтобы произошел отрыв луковицы трутня. После же отрыва луковицы дальнейшее спаривание матки становится невозможным, и она возвращается в улей, имея «знак оплодотворения» или «шлейф» — белую пленку, выступающую из конца ее брюшка. От этой пленки матка освобождается через несколько часов.
Через 2—3 дня после возвращения с брачной проигры матка начинает откладку яиц. После спаривания матка становится плодной и откладывает двоякого рода яйца: оплодотворенные, в которые через отверстие — микропиле — попали сперматозоиды (при прохождении яйца мимо протока семеприемника), и неоплодотворенные, в которые сперматозоиды не попали. Из первых развиваются рабочие пчелы и матки, из вторых — самцы-трутни.
Молодая матка, не спарившаяся с трутнем и не откладывающая яиц, называется неплодной. В некоторых случаях при неблагоприятных условиях, когда молодая матка не может спариться с трутнем, она начинает откладывать неоплодотворенные яйца, из которых развиваются трутни. Такая матка называется трутневой, а матка, спарившаяся с трутнем и откладывающая оплодотворенные яйца, — плодной. Плодная матка, у которой иссякли запасы спермы и которая откладывает неоплодотворенные яйца, получила название отрутневевшей.
Находящиеся в гнезде пчелиной семьи яйца, личинки и куколки называются расплодом. Открытый расплод — это яйца и молодые личинки, находящиеся в открытых ячейках, а печатный — личинки, предкуколки и куколки в запечатанных ячейках. Кроме того, различают пчелиный засев — оплодотворенные яйца, отложенные в пчелиных ячейках, и трутневый засев — неоплодотворенные яйца в трутневых ячейках.
В селекционной работе широко применяют инструментальное осеменение пчелиных маток, которое является самым надежным методом контролируемого спаривания маток.
В заключение необходимо отметить, что при естественном спаривании матка и трутень в момент копуляции образуют букву S. Еще неясно, подлетает ли трутень сзади к матке сверху или снизу.