Die Schwarze Mörtelbiene sorgt wie die meisten Bienen- und Wespenarten umständlich für ihre Nachkommen. Das Weibchen baut ein sorgfältig konstruiertes Nest aus Ton, das aus mehreren Brutröhren besteht. In die innere Tonschicht baut die Biene oft kleine Steinchen mit ein, um Ton zu sparen; die äußeren Wände werden jedoch aus reinem Ton gebaut, woduch sie unangreifbarer werden und besser getarnt sind. Sie füllt die Brutröhren mit Pflanzenpollen und -nektar, vor allem von Schmetterlingsblütlern. Für die Versorgung jeder Larve ist eine große Menge an Pollen nötig. Dann legt sie je ein Ei in die Brutröhren, verschließt diese und bedeckt das ganze Nest außen noch mit einer Lehmschicht. Die Nester werden häufig von parasitierenden Bienen verschiedener Arten befallen, die ihre Eier in die Nester legen, bevor die Mörtelbiene sie verschlossen hat. Die Erzwespe Leucospis gigas legt ihre Eier dagegen erst in das vollendete Nest, dessen Wand sie mit ihrem Legebohrer durchbohrt. Die parasitierenden Larven sind oft anders wie die Mörtelbienen-Larven nicht in der Lage, die starke Außenwand des Nestes zu durchstoßen, weswegen in jedem Nest mindestens eine Brutröhre unbeeinträchtigt bleiben muss.
