Mivel a hordákban több hím is van, komoly harcokat kell vívniuk riválisaikkal, hogy a fogékony nőstényekkel párosodhassanak. A fiatal, erős és nagy hímek alapvetően jobb eséllyel tudják távol tartani a többit a kiszemelt nőstényektől, de a hierarchiában elfoglalt sorrendet felboríthatja, hogy a gyengébb hímek szövetkezhetnek egymással az erősebbek legyőzésére. Ilyen szövetségek főleg idősebb, egymást régóta ismerő hímek között köttetnek. A párzási esélyeket a nőstényekkel kötött „barátság” is növeli: ilyenkor a hímek kurkásszák a nőstényeket, megosztják velük az ételüket és kötődnek hozzájuk és utódaikhoz, konfliktushelyzetben pedig megvédik őket. Az efféle barátságok a párzási időszakon kívül is fennmaradnak.

Az Anubisz-páviánok nőstényei több hímmel párosodnak egy 15-20 napos időszakon belül, aminek talán az utódgyilkosságok megelőzésében van szerepe azáltal, hogy bizonytalanná teszik az apaállat kilétét. A párosodást a nőstény kezdeményezi azzal, hogy hátsóját a hím felé fordítja, aki gyorsan lebonyolítja a kopulációt. A nőstények tüzelési ciklusa 31-35 napig tart, és kb. három napig látható menstruációs folyással jár. A peteérés idején a gát környékén feldagad a bőr, emellett a nőstények kémiai úton is jelzik fogékonyságukat (nyílt láncú savakat termelnek). Egy cikluson belül a nőstények 15-20 napon át fogékonyak.

A vemhesség 180 napig tart, végül egyetlen, kb. egy kilogrammos tömegű, fekete szőrű utód jön a világra. A kis pávián eleinte anyjára csimpaszkodva éli életét, és csak hónapok múlva kezd el saját lábán is járni, illetve szilárd táplálékot fogyasztani. A kölyköket mindenekelőtt az anya gondozza kortól, tapasztalattól és szociális rangtól függő szigorúsággal és törődéssel. Közös utódgondozásról nem tudunk, bár fiatal, rendszerint az anyával rokonságban álló nőstények gyakran segítenek a kicsinyek gondozásában. A fekete bundájú újszülöttek egyébként rendkívüli figyelmet élveznek az egész hordától, és az alacsonyabb rangú nőstényektől olykor el is rabolják őket magasabb rangú társaik. A hímek közül elsősorban az anyaállattal „baráti” viszonyt fenntartó példány, a kölyök valószínű apja olykor szintén gondoskodik az utódról: ételt ad neki és kurkássza. Igaz, cserében afféle szociális pajzsként sokszor magával viszi a más hímekkel kirobbanó konfliktusos helyzetekbe.

Az elválasztásra rendszerint 420 napos kor körül kerül sor. Mivel a szoptatás és az utódgondozás megerőltető, az ellések között 12-34 hónapnyi szünet jelentkezik. Az utódok növekedése és fejlődése a táplálékellátottságtól függ: a mezőgazdasági területeket is megdézsmáló gyorsabban elérik kifejlett testméretüket, mint a csupán természetes forrásokra hagyatkozó egyedek, ahol ez a nőstények esetében 7-8, a hímeknél 7-10 éves korukban következik be. A nőstények 5-6 évesen, a hímek 6,5 évesen válnak ivaréretté; utóbbiak ekkor izmosodni kezdenek, testsúlyuk megnő, sörényük kezd kifejlődni és tépőfogaik is ekkor válnak félelmetes fegyverekké. E változások bekövetkeztekor hagyják el anyjuk hordáját. Az Anubisz-páviánok fogságban átlagosan 25 évig élnek.