Quand les circonstances le permettent, les émeus peuvent être totalement sédentaires. Sinon, ils sont nomades et peuvent couvrir de longues distances à la recherche d’eau et de nourriture.
Les adultes peuvent parcourir de 15 à 25 km par jour et 540 km en 9 mois. Ils se déplacent généralement par petits groupes comprenant des oiseaux de tous les âges.
La stratégie de reproduction de l’émeu est basée sur la polyandrie, les mâles prenant l’entière responsabilité des soins aux œufs et ensuite aux poussins.
Lors de la formation de couples, la femelle commence par émettre son appel ronflant caractéristique, dans le but d’attirer un mâle. Les couples vont ainsi se former en décembre-janvier et rester ensemble cinq à six mois. Les accouplements et les pontes se déroulent de février à juillet, mais surtout d'avril à juin. Pendant cette période, les cycles hormonaux se modifient ; chez le mâle, il y a une augmentation des taux de LH et de testostérone et les testicules doublent de taille. Ce dernier entreprend de récolter des matériaux et de construire des nids à l’intérieur de son territoire où la femelle l'a rejoint.
Le nid (une dépression peu profonde et large de un à deux mètres, garnie de brindilles, de feuilles et d’herbes) est construit par le mâle. Il est fréquemment situé à l’abri d’un buisson ou d’un arbre, mais toujours dans un endroit plutôt dégagé, d’où le mâle couché a une bonne vue sur les alentours. Les deux oiseaux vont s'accoupler tous les jours ou tous les deux jours et la femelle va pondre un œuf tous les deux à trois jours pour avoir une couvée en moyenne de 5 à 15 (maximum 24) œufs vert foncé. Ces œufs pèsent 700 à 900 g chacun et mesurent 135 mm de long sur 90 mm de diamètre, ce qui équivaut à 10 à 12 œufs de poules. La première observation de vrais (génétiquement identiques) jumeaux chez les oiseaux a été faite chez l'émeu.
Comme chez les casoars et les nandous, le mâle assume seul la couvaison et les soins aux jeunes. Pendant qu’il couve, la femelle peut soit rester dans les environs faisant preuve d’agressivité envers tout intrus, soit quitter le territoire pour s’accoupler avec un autre mâle. Dans une année favorable, une femelle peut ainsi avoir trois couvées.
Pendant toute la période d’incubation, le mâle ne mange pas, ne boit pas, ni ne défèque. Il se lève plusieurs fois par jour pour retourner les œufs. Une fois la ponte terminée, le mâle repousse agressivement la femelle. Pendant toute cette période, le mâle va perdre un tiers de son poids, ne survivant que grâce à ses réserves de graisse et avec pour seule boisson les gouttes d'eau qu'il pourra récupérer de la rosée de la nuit.
Une fois que le mâle a commencé de couver, le couple se sépare et la femelle va s'accoupler avec d'autres mâles et déposer ses œufs dans différents nids, de sorte que la moitié des oisillons d'une couvée ne sont pas issus du père nourricier et même quelquefois la femelle va déposer ses œufs dans le nid d'un mâle avec lequel elle ne s'est pas accouplée.
Les pertes sont importantes et moins de 50 % des œufs permettront d'avoir des oiseaux adultes ; en effet, beaucoup d'œufs ou d'oisillons seront dévorés par les goannas, les dingos, les cochons sauvages ou les renards, et ce malgré tout le soin que le mâle apporte à leur surveillance. Les œufs éclosent après huit semaines d’incubation et le mâle arrête de couver juste avant l'éclosion. Dès leur naissance, les jeunes sont actifs et, au bout de quelques jours, les poussins abandonnent le nid. Ils mesurent environ vingt-cinq centimètres de haut et ont un plumage fait de bandes jaunes et brunes leur permettant de mieux se camoufler, plumage qu'ils perdront vers l'âge de trois mois. Le mâle en prend soin jusqu’à ce qu’ils soient âgés d’environ 18 mois, les protégeant et leur apprenant comment se nourrir. Les oisillons grandissent vite et atteignent leur taille adulte vers douze à quatorze mois. Les petits vont rester ensemble encore six mois jusqu'à ce qu'ils soient en âge de procréer. Les poussins atteignent la maturité sexuelle à l’âge de deux ou trois ans.
L'espérance de vie d'un émeu dans la nature est comprise entre 10 et 20 ans, bien inférieure à celle d'un émeu en captivité.
Pendant la période de reproduction, les animaux deviennent très agressifs, pouvant bondir sur un individu griffes en avant et lui infliger de sévères blessures au niveau des jambes et du ventre.