La bioluminescence est utilisée pour l'accouplement en tant que parade sexuelle. Chez certains poissons, l'accouplement se fait à l'aide d'une communication sexuelle par signaux lumineux entre mâles et femelles.
Le comportement de ces espèces reste encore mystérieux et on suppose qu'il doit y avoir un dimorphisme sexuel entre les deux sexes de manière à ce que les mâles et les femelles aient des signaux différents.

Toutefois, de nombreuses espèces luminescentes présentent ce dimorphisme. Chez les calamars, l'un des deux sexes peut porter de grands photophores qui sont absents chez le sexe opposé.

Par exemple, chez la pieuvre Japetella, les femelles portent des photophores qui ne se développent qu'à la maturité sexuelle. Ils disparaissent lorsqu'elles cessent d'être reproductrice.