Fjellreven lever i monogame parforhold, begge foreldre deltar i oppfostringen av valpene og de forsvar av et felles territorium. Fjellreven er avhengig av tilgang til gode ynglehi for å få fram valpene. Den foretrekker å grave higanger i grus, sandrygger og løsmasser i fjellet fra 1-2 km overfor bjørkebeltet og oppover i høyfjellet. Andre steder, som i nordlige deler av Finnmark og på Svalbard, er det også vanlig at fjellreven lager hi i store steinurer, under steinblokker eller liknende. De samme hiene brukes år etter år, og de kan ha en kompleks struktur med opptil 100 innganger knyttet til et hi. Flere av hiene som fjellreven bruker, er trolig flere hundre år gamle. På grunn av gjødsling fra skit, urin og matrester, får hi som brukes år etter år en veldig frodig og saftig grønn vegetasjon, og de ser ut som grønne oaser i fjellandskapet.

Fjellrevtispa kan bli kjønnsmoden allerede første leveår, men om de får valper som ettåringer er avhengig av tilgangen på mat og tettheten på bestanden. Tispa går drektig i ca 52-54 døgn, og hun føder valpene i et hi utgravet under bakken. Når valpene fødes er de nakne og blinde og de veier ca 40-50 gram. Først etter 3-4 uker begynner de å tumle utenfor hiet. Da veier de 300-400 gram og de er ensfarget mørk gråbrune. Etter hvert som de vokser til blir motorikken bedre og ved 8-9 ukers alder har de fått de voksnes sommerpelsfarge. Allerede ved 10-12 ukers alder kan de ta de ta lange turer bort i fra hiet.

Kullstørrelsen er gjennomsnittlig 6,3 i områder der fjellreven lever av fluktuerende smågnagerbestander, mens den i områder med mer stabile matressurser som sjøfugl er 4,2. Det er imidlertid relativt vanlig med kull på 10 -12 valper i smågnagertoppår. Dødeligheten blant valper er svært høy, opptil 80 % det første leveåret. En fjellrev lever gjennomsnittlig til den er 4-5 år, mens den i områder med stabil mattilgang ligger gjennomgående 2-3 år høyere (data fra Svalbard).