Au printemps, en général à partir du mois d'avril, chaque couple occupe son territoire de nidification et les femelles se mettent à examiner attentivement les trous existant dans les arbres. Elles ne sont pas très exigeantes et nichent tout aussi bien très bas au-dessus du sol que jusqu'à une dizaine de mètres de haut. Le nid est fait de mousse, lichens, brins d'herbe et poils. La femelle y pond 7 à 10 oeufs blancs avec quelques rares taches rouges. Après deux semaines de couvaison qu'elle assume seule, ses petits éclosent et son mâle l'aide alors au nourrissage durant 17 à 19 jours. Quand les petits ont quitté le nid, les parents les nourrissent durant encore un certain temps. A l'encontre de ce que font en général les autres mésanges, la nonnette ne niche qu'une fois par saison.
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