Paarid moodustuvad märtsis. Pesa ehitab aprillis. Ehitamiseks kasutab oksi, kurnasõlgi, onpilliroo 4–6tükke munaja laaste, mille kinnitab savi ja poriga (väidetavalt ka teiste loomade sõnnikuga). Tihti kasutab pesa ehitamisel traaditükke ja muid selliseid inimtegevuse jääke. Pesa vooderdab sulgedega ja rohulibledega, aga ka kaltsu- ja kiletükkidega, vatiga ning prügi hulgast leitud pehme sünteetikaga. Pesa ehitab reeglina väga kõrge puu otsa, kuhu on raske ligi pääseda. Kui künnivaresed ehitava pesasid kolooniatena ühe puu või puugrupi otsa, siis hallvareste pesad on üksteisest suurte vahemaadega eraldatud. Kogu linn on kaetud hõreda aga ühtlase pesade võrgustikuga. Väikesaartel võivad hallvaresed pesa ehitada ka kivide vahele. Hallvarese munakurnas on 4–6 sinakasrohelist tumedate tähnidega muna. Munade suurus on pikkuselt u 38-42 mm ja laiuselt 28-32 mm. Emalind muneb umbes aprillikuu keskel, aga täheldatud on ka varasemat ja hilisemat pesitsuse algust. Emaslind haudub mune üksinda, sisuliselt pesalt lahkumata. Isaslind toidab teda. Haudeaeg on 18 - 19 päeva. Pesa ümbruses on hallvaresed väga vaiksed. Umbes kolme nädala pärast kooruvad pojad, keda toidavad mõlemad vanemad. Hallvarese pojad lendavad pesast välja umbes juunikuu keskel. Mõnda aega hoiavad noorlinnud vanemate lähedusse, kes neid veel toidavad ja kaitsevad. Juulikuus pesakonnad lagunevad. Sügisel ja talvel kogunevad hallvaresed parvedena asulate prügilate ja teiste toiduallikate lähedale. Hallvaresed paljunevad alates ca 3-4 eluaastast. Maksimaalne järglasi andnud hallvarese eluiga teatakse olevat 20 eluaastat.
