Дифференцировка гонад начинается у мальков атлантического лосося в возрасте около 2,5-3 месяцев. В это время происходит и формирование чешуйчатого покрова. У самцов половые железы становятся шире и толще по всей длине. Половые клетки у них расположены в основном в вентральной части, крупные капилляры – в дорсальной части гонад. У самок образуются утолщения только в головной части гонад. Половые клетки у самок концентрируются только на латеральной, а капилляры – медиальной стороне гонад.

В возрасте 3-5 месяцев после вылупления в яичниках мальков-пестряток уже выражена дольчатость. В наиболее развитых яичниках видны ооциты периода протоплазматического роста.

Г.М.Персов отмечает, что у самцов и самок атлантического лосося анатомическая дифференцировка гонад начинается практически в одинаковые сроки, а цитологическая – в разные. Период протоплазматического роста ооцитов у самок лосося иногда продолжается годами, и на стадии завершенного протоплазматического роста дальнейшее развитие ооцитов может затормозиться.

Степень развития половых желез самок семги в течение речного периода жизни и во время миграции в море не выходит за пределы второй стадии зрелости. Они имеют вид тонких прозрачных тяжей розоватого или желтоватого цвета. Половые клетки у самок не различимы невооруженным глазом. Однако самки от самцов отличаются путем вскрытия брюшной полости (по утолщению головного участка половых желез). Ооциты у таких самок находятся в состоянии протоплазматического роста и к концу речного периода жизни значительно увеличиваются в размерах. Яичники на второй стадии зрелости полупрозрачны, бледно-розового или желтоватого цвета. Вдоль яичника проходит крупный кровеносный сосуд. Основная масса половых клеток представлена ооцитами периода протоплазматического роста.

У самцов – двухлеток, мигрирующих в море, состояние гонад соответствует первой стадии зрелости, а у большинства самцов, мигрирующих в возрасте 2+ (трехлетка), в гонадах наблюдаются следы прошедшего созревания – стадия VI – II.

У молодых лососей после их перехода к жизни в море наблюдается высокий темп роста, особенно на первом году жизни. В это время масса их тела за год может достигнуть 1-2 кг и более. Предполагается, что при таком росте половое развитие вначале заторможено, поэтому ооциты после миграции лососей в море не переходят сразу к трофоплазматическому росту (переходный период).

У взрослых самок, заходящих в реки для размножения, гонады находятся в третьей стадии зрелости. Они значительно увеличиваются в размерах и становятся ярко-оранжевыми. Масса ооцитов в начале нерестовой миграции составляет 5-7 мг. В них появляются кортикальные вакуоли с содержимым углеводной природы, способствующим образованию перивителлинового пространства и набуханию икринок. Происходит быстрое накопление трофических веществ, откладывающихся в виде жировых капель и гранул желтка. Ооциты приобретают окраску от светло-желтой до оранжевой. Снаружи они окружены фолликулярной и соединительно-тканной оболочкой.

Состояние гонад озимых самцов во время анадромной миграции соответствует первой, яровых – второй стадии зрелости. Размеры гонад и коэффициент зрелости значительно увеличиваются. Цвет семенников становится серовато - или желтовато-белым. На ощупь, они упругие, плотные. Семенные канальцы в это время заполнены цистами с половыми клетками, находящимися на разных стадиях сперматогенеза. В конце III стадии зрелости в семенниках появляются первые группы зрелых сперматозоидов.

В зависимости от времени нерестового хода состояние гонад и половых клеток производителей значительно различается. У самок семги, заходящих в реки осенью, то есть приблизительно за год до нереста, яичники наименее зрелые. У онежской семги осеннего хода средний диаметр ооцитов достигает 0,5-1,5 мм, летнего-2,0-4,5мм. Семенники семги осеннего хода весят от 3,2 до 29 г. В то же время у тинды масса семенников достигает 25-77 г., а умежени-30-180г.

IV стадия зрелости у атлантического лосося кратковременная. В яичниках имеются достигшие дефинитивных размеров ооциты с законченным трофоплазматическим ростом. Они становятся прозрачными в результате слияния желтка и жира. Яичники крупные, занимают большую часть полости тела.

У самцов IV стадия зрелости характеризуется окончанием сперматогенеза. Зрелые спермии выходят из цист и находятся в канальцах семенников. Сами семенники крупные, молочно-белого цвета. В конце этой стадии при сильном надавливании на брюшко рыб из генитального отверстия выделяется капля густой спермы.

Наиболее кратковременная V стадия зрелости. Яичники у семги не имеют собственной полости (незамкнутый тип), поэтому при переходе к V стадии зрелости после разрыва оболочек фолликулов ооциты выпадают непосредственно в полость тела. При легком нажатии на брюшко у созревших самок икринки свободно вытекают струйкой из полового отверстия.

У самцов при переходе гонад в V стадию зрелости образуется семенная жидкость, делающая возможным обильное выделение спермы. Семенники в это время на ощупь становятся мягкими, хорошо различимы выводные протоки, также заполненные спермой. Как и у многих других видов рыб, у атлантического лосося самцы созревают раньше самок.

После вымета зрелых гамет гонады переходят в VI стадию зрелости. Яичники имеют небольшой размер, дряблые, окрашены в темно-красный цвет (из-за множества мелких кровоизлияний, возникающих при разрыве фолликула). Семенники также уменьшаются в размерах, приобретают вид тонких тяжей красного или бурого цвета. У самцов и самок, оставшихся после нереста живыми, гонады быстро переходят к новому циклу развития. У самок после рассасывания лопнувших фолликулов яичники переходят в III стадию зрелости. Даже через пять-шесть месяцев после размножения у самок при вскрытии можно обнаружить в брюшной полости некоторое количество не выметанных личинок, которые позднее резорбируются.

Как уже было сказано выше, нерест семги происходит в верховьях рек на порожистых участках с песчанно-галечным грунтом. Скорость движения течения в местах размножения данного объекта составляет 0,4-1,5 м/сек. На нерестилищах ладожского лосося (озерная форма) скорость течения равна 0,4-0,45 м/сек. Глубина на нерестилищах байкальского лосося составляет 50-150 см. Озерный лосось размножается на глубине 0,15-2 м, обычно при скорости течения около 0,45 м/сек. Размножение обычно начинается при температуре воды 6-80С, а заканчивается при охлаждении воды до 0-20С, и длится около одного месяца. Минимальная температура во время развития икры атлантического лосося в зависимости от типа нерестилища может составлять от 0,1-30С.

Вход в реки начинается летом. В июне-июле идет крупная яровая семга (закройка, или межень) с хорошо развитыми половыми продуктами. В середине июля в реки поднимается мелкая семга (тинда, или синюшка), в основном самцы, созревающие в море за один год. Яровая семга нерестится в том же году, в котором заходит в реки.

Осенью начинается ход крупной озимой семги (осенняя, или заледка) с недоразвитыми половыми продуктами. Вместе с ней в реки входит листопадка (мелкая озимая форма), состоящая из самцов и самок, проживших в море 1 год. Озимая семга зимует в реках и нерестится осенью следующего года. Некоторое количество осенней семги не успевает войти в реки до ледостава, зимует в предустьевых пространствах и заходит в реки после ледохода. Такую семгу называют заледкой. В реке семга не питается.