Gniazdo W dziupli drzewa lub otworach w ścianach, zwykle na wysokości kilku metrów. Wykorzystuje również skrzynki lęgowe (typu A1 zawieszone 2,5 metra nad ziemią). Gniazdo o luźnej konstrukcji, zbudowane z mchu, włókien, liści, łyka, suchej trawy, korzonków i pasków kory drzew iglastych, wyściełane piórami i sierścią. Pomimo że samiec wybiera miejsce na gniazdo, to samica zajmuje się jego budową, a potem wysiadywaniem.
Jaja thumb|Jaja z kolekcji muzealnej Samica składa zwykle 6–7 jaj, bladoniebieskich (czasem białawych) z czerwonawymi plamkami, o średnich wymiarach 17×13 mm.
Wysiadywanie Samica wysiaduje jaja przez 14–16 dni.
Pisklęta Młode, gniazdowniki, opuszczają gniazdo po 14–16 dniach. Wcześniej są karmione latającymi owadami i gąsienicami przez oboje rodziców.
Status zagrożenia i ochrona IUCN uznaje muchołówkę żałobną za gatunek najmniejszej troski (LC, Least Concern) nieprzerwanie od 1988 roku, nadal jednak za jej podgatunek traktuje muchołówkę atlasową z północno-zachodniej Afryki. Liczebność światowej populacji, obliczona w oparciu o szacunki organizacji BirdLife International dla Europy z 2015 roku, mieści się w przedziale 33–52 miliony dorosłych osobników.