Kejserpingvinen yngler i kolonier, som er placeret på isen, og ynglesæsonen begynder i marts-april måned. Tit ligger kolonierne langt fra iskanten, og så må kejserpingvinen bevæge sig mange kilometer over den snedækkede is. Når han og hun har fundet sammen og parret sig, lægger hunnen 1 æg. Der er ingen form for rede. Ægget lægges direkte på isen. Når hunnen har lagt sit ene æg, forsvinder hun straks igen, og hun vender først tilbage, når ungen er kommet frem.
Hannen må altså klare udrugningen af ægget alene. Det foregår på den måde, at han ruller ægget ind mellem sine to fødder og derefter lægger en hudfold fra maven ned over ægget. Selv om det kan fryse ned til minus 60 grader, holder ægget sig varmt. For yderligere at beskytte sig selv og ægget under kraftige storme stiller hannerne sig tæt sammen.
I de næste to måneder står hannen stille og ruger, og i den periode er han nødt til at tære på sit opsparede fedt. Først når ungen kommer ud af ægget, vender hunnen tilbage og overtager pasningen, mens hannen tager tilbage til havet for at æde. Hvis det sker, at hunnen kommer for sent, kan hannen gylpe et meget nærende sekret op, så ungen kan overleve de første 10 dage.