Les gimnospermes, com a espermatòfits que són, presenten un cicle en el qual hi ha una alternança
de generacions i de fases nuclears. La generació esporofítica correspon a la planta pròpiament dita i
sobre seu es desenvolupa la fase gametofítica; aquesta és molt reduïda i resta limitada, físicament,
a l'interior dels òrgans sexuals.
Esporogènesi
Els cons masculins o microstròbils són formats per microsporofil·les (esquames pol·líniques), disposats en general de forma helicoïdal al voltant d'un eix. A la cara abaxial -oposada a l'eix- dels microsporofil·les hi ha els microsporangis (sacs pol·línics); al seu interior hi ha nombroses cèl·lules mare de les micròspores -microsporòcits- cadascuna de les quals, per meiosi, dóna lloc a quatre micròspores (grans de pol·len uninucleats).
Els cons femenins o megastròbils són formats per conjunts de megasporofil·les (esquames seminíferes) -rarament per un de sol- disposats helicoïdalment al voltant de l'eix del con. A la cara adaxial dels megasporofil·les -la que mira a l'eix- hi ha els megasporangis (les nucel·les dels primordis seminals) i a l'interior d'aquests hi ha les cèl·lules mare del sac embrional -que en conjunt constitueixen els megasporòcits- que, per meiosi, donen lloc a quatre cèl·lules, de les quals tan sols una és funcional: la megàspora o cèl·lula del sac embrional.
Gametogènesi
En la major part de les gimnospermes els grans de pol·len estan formats pel nucli i diverses cèl·lules protàl·liques. Al final del procés de germinació, hi ha quatre cèl·lules que penetren a l'interior del gametòfit femení: una de vegetativa, dues de gamètiques de mida diferent i una cèl·lula del pedicel. La cèl·lula gamètica major és la que es fusiona amb l'ovocèl·lula, amb la qual cosa es desorganitza la resta. En algunes gimnospermes primitives el gra de pol·len és pluricel·lular i produeix gàmetes flagelats que els permet la mobilitat en un medi aquós (ex., Cycas, Ginkgo).
La megàspora o cèl·lula del sac embrional en un cert moment comença a dividir-se, fins a adquirir un nombre determinat de nuclis, i és aleshores quan es diferencien els arquegonis, a l'interior dels quals s'individualitzarà l'ovocèl·lula o gàmeta femení.
Pol·linització
La disseminació dels grans de pol·len en quasi la totalitat de les gimnospermes es duu a terme per mitjà del vent.
No obstant això, alguns grups relativament evolucionats de gimnospermes (ex.,
Welwitschia) ja presenten pol·linització per mitjà d'insectes.
Fecundació i desenvolupament embrionari
En les gimnospermes tan sols hi ha una fusió cel·lular, la de la cèl·lula gamètica major (nucli espermàtic) amb la cèl·lula gamètica femenina (ovocèl·lula ).
La seva llavor consta de:
- Embrió: prové del desenvolupament de l'ovocèl·lula fecundada. És diploide i donarà lloc a l'esporòfit. Conté els cotilèdons en nombre variable (de dos a més de vint segons les espècies).
- Endosperma: generalment correspon a la nucel·la. És haploide i proporciona substàncies de reserva a l'embrió.
- Cobertes seminals: provenen del desenvolupament del tegument del primordi seminal i contenen al seu interior l'embrió i l'endosperma. De vegades, algunes d'aquestes cobertes seminals poden esdevenir carnoses (ex., Ginkgo) o desenvolupar un aril (ex., Taxus).