Plejtvák obrovský má jednoletý životní cyklus. Stádium imaga neboli dospělého brouka je poměrně krátké, trvá 1-2 týdny. Dospělci vylézají ze země koncem jara a páří se ve velkých rojích, obvykle na nízkých stromech a keřích. Brouci jsou nejaktivnější za teplých a jasných nocí, kdy je teplota vyšší než 19 °C. Vylézají přibližně ve 20:30, páří se přes noc a do rozbřesku se vracejí do půdy. Během období páření se brouci mohou několikrát vrátit na stromy, aby se znovu spářili. Koncem období mohou mrtvolky dospělců zaneřádit půdu pod stromy využívanými k rojení.
Samičky tesaříků kladou během svého života 20-40 vajíček. Jsou kladena jednotlivě do hloubky 5-10 cm (2-4 palce) ve vlhké půdě a jejich líhnutí trvá 2 týdny. Housenky se líhnou koncem července. Populace housenek se skládá převážně z prvního instaru na začátku až v polovině srpna, druhého instaru na začátku září a třetího instaru v polovině září až na začátku října. V mrazových oblastech se housenky živí až do listopadu, poté se stěhují hlouběji do půdy. V bezmrazých oblastech se larvy živí celou zimu. K intenzivnímu žíru dochází od března do května. Začátkem června se larvy opět přesunou hlouběji, do hloubky 5-25 cm, kde vytvoří zemní buňky a zakuklí se. Fáze před kuklením trvá 2-4 dny a fáze kuklení 2 týdny. V červnu se začínají objevovat noví brouci
.