Diferente da maioria das espécies do reino animal, nos cavalos-marinhos é o macho quem fica “grávido” e dá à luz aos filhotes. A característica faz do animal um dos poucos casos de gravidez masculina completa registrados pela ciência.
O processo começa durante o acasalamento. A fêmea transfere seus óvulos para uma bolsa incubadora localizada no abdômen do macho. É ali, dentro dessa estrutura especializada, que ocorre a fertilização e o desenvolvimento dos embriões.

Durante a gestação, que dura entre 10 e 25 dias dependendo da espécie, a bolsa funciona de forma semelhante a um útero. O organismo do macho regula a salinidade, fornece oxigênio e nutrientes aos embriões em desenvolvimento. Ao final do ciclo, o cavalo-marinho tem contrações musculares e expele os filhotes já formados. Uma única gestação pode gerar de dezenas a mais de 1.000 novos indivíduos.
O fenômeno também ocorre em parentes próximos, como os peixes-cachimbo e os dragões-marinhos. Segundo biólogos marinhos, a estratégia reprodutiva permite que a fêmea produza novos óvulos enquanto o macho cuida da ninhada anterior, aumentando a taxa de reprodução da espécie.
O cavalo-marinho inverte a lógica tradicional da natureza e mostra que, quando o assunto é paternidade, algumas espécies levam o termo ao pé da letra.
