核桃雌花系單胚珠，花粉萌發後只有極少數花粉管到達胚珠，過量的花粉既非必需，又易引起柱頭失水，不利於花粉萌發。授粉適期，以柱頭呈眉狀展開並有黏液分泌時為宜。落到柱頭上的花粉，壹般只有幾粒萌發。萌發的花粉管在柱頭表面伸長中遇到乳突細胞的胞間隙即穿入其中，並沿細胞的胞間隙下伸，直達子房室的頂部，伸入子房腔，沿珠被的外表皮下伸到幼嫩隔膜頂端，再穿入隔膜長至合點區，此時方向改變為向上生長，穿過珠心到達胚囊。研究表明，雌蕊中鈣的分布狀況是誘導花粉管定向生長的原因之壹，營養供應和結構上的作用亦很明顯，也可能尚有未弄清的向化性源。核桃花粉管由柱頭到達胚囊的時間約在授粉後4天左右。核桃是雙受精，即花粉管釋放出兩個精子，分別趨向卵和中央核而後完成受精過程。
核桃和鐵核桃均具有壹定的孤雌生殖能力。常有無授粉條件的孤樹，每年也能結果，其堅果也具有成熟的種胚。河北農業大學在1962—1963年用異屬植物花粉給核桃雌花授粉和用IAA、NAA、2，4-D處理，以及套袋隔離花粉等，都獲得了具有種胚的果實。