Gniazduje od kwietnia do czerwca.
Jaja thumb|lewo|180px|Jajo z kolekcji muzealnej Składane w liczbie zwykle 4–7, gdy wykuwanie dziupli jest już zakończone (w Polsce najczęściej w ostatniej dekadzie kwietnia i pierwszej dekadzie maja). Mają białą, grubą skorupkę z połyskiem i średnie wymiary 26×19 mm. Dzięcioł duży wyprowadza jeden lęg w ciągu roku.
Wysiadywanie i pisklęta thumb|250px|Pisklę dzięcioła dużego Obydwoje rodzice wysiadują jaja przez okres 12–13 dni, licząc od złożenia ostatniego. Pisklęta, gniazdowniki, przebywają w dziupli 21 do 25 dni i są wtedy bardzo hałaśliwe. Młode zdradzają swoją obecność w dziupli, odzywając się nieprzerwanie. Jedno z nich stale wygląda z dziupli czekając, aż rodzice przylecą z pokarmem. Oboje rodzice dokarmiają je, nawet gdy już opuszczą gniazdo.
Zimą dzięcioła dużego można spotkać w mieszanych stadach złożonych również z sikor, kowalików, pełzaczy i mysikrólików. Razem starają się szukać pokarmu i nawzajem ostrzegają przed drapieżnikami. O tej porze roku odwiedza też karmniki.