Семена тмина могут прорастать сразу после созревания на 5-7-й день в лабораторных условиях (Рысина, 1973), потом на 2-3 месяца процент прорастания снижается, далее происходят незначительные его колебания. Прорастает в течение года — 58-88 % семян (Formanowiczowa, Kozlowski, 1961).
Всхожесть семян из разных географических пунктов варьирует от 70 до 96 % (Курлянчик и др., 1989). В полотняных и бумажных мешочках способность прорастать сохраняется в течение 3-х лет. Всхожесть после 10 лет хранения составила 29 % за 21 день, но за 7 дней (время выявления энергии прорастания) не проросло ни одно семя. Семена прорастают на свету (Formanowiczowa, Koztowski, 1961). На всхожесть семян оказывает влияние температура воздуха: при 1-3° всхожесть — 28 %, при 12—15 -— 40 %, при 30-35° — 72 %.
Всхожесть зависит от экологических условий сбора и районов выращивания (Formanowizowa, Kozlowski, 1961), от места образования плодов в соцветии, так как период формирования плодов растянут и определяет вес и размер плодов (Ражинскайте, 1964, 1967). Растянутость цветения и созревания плодов в зонтиках разных ярусов приводит к различиям в них биохимических и физиологических процессах. Кроме того, меняются метеоусловия в столь длительный срок. В результате семена из разных ярусов не только отличаются морфологически, но у них различаются всхожесть, энергия прорастания и интенсивность роста проростков. Мелкие плоды (абсолютный вес 1000 шт.— 1,7019 г) из зонтиков нижних ярусов имели лабораторную всхожесть 74,3 % при энергии прорастания 61 %, начало прорастания происходило в лабораторных условиях на шестой день, в полевых — на 22-й день. Эти показатели у средних (абсолютный вес 1000 шт.— 2,3561 г) и крупных (2,5283 г) плодов гораздо выше: лабораторная всхожесть 89-90 %, энергия прорастания 67-77 %, начало прорастания в лаборатории происходило на 4— 5-й день, в полевых условиях на 17-18-й день. К сходным выводам еще раньше пришел А. А. Хотин (1957): наивысшим качеством обладают плоды, сформированные на центральном и зонтиках 1-го порядка верхних ярусов ветвления. С центрального зонтика абсолютный вес 1000 плодов был 3,18 г, энергия прорастания 97 % и общая всхожесть 73 %; с зонтиков И-го порядка соответственно 1,8 г, 67 % и 67,5 %. В фазе молочной спелости семена не прорастают. Предпосевная обработка (стратификация, тепловой обогрев и ферментирование) улучшает посевные качества семян.
В природных условиях часть семян сохраняет всхожесть в течение осенне-зимнего периода. По нашим данным, при хранении в лаборатории в апреле-мае в чашках Петри за 18 дней проросло в среднем 35 % семян, в последующие 8 дней еще 26 % от первоначального количества. На делянках при летнем посеве прорастание произошло за 18 дней. Семена могут прорастать уже при 9°, при 15-18° всходы появлялись на 18-20 день (Шилова, 1956).Прорастание семян надземное: первым появляется корешок, затем продолговатые узкие семядоли. Первый настоящий лист формируется через 9-11 дней после появления всходов, а каждый следующий через 7-8 дней (Ражинскайте, 1967).
Онтогенез тмина может быть разделен на 2 периода (виргинильный и генеративный) и 5 возрастных состояний (Ермакова, 1983).
Проростки — растения 1,5-2,5 см высотой с розеточным побегом 1-го порядка. Семядоли продолговатые до 1,5-2,5 см длиной, на верхушке тупые, книзу постепенно суженные в черешки, при основании расширенные в небольшое влагалище и слегка разросшиеся. Первые 1-2 листа широкояйцевидные или обратноширокояйцевидные пальчато-трехраздельные или пальчато-трехрассеченные на длинных черешках. Главный корень тонкий, менее 1 мм в диаметре у основания. Гипокотиль слабо выражен. В посеве это состояние длится 30-40 дней (рис. 1).
У ювенильных растений семядоли отсутствуют. Главный побег — розеточный, с 2-4 простыми яйцевидными или узкояйцевидными непарноперистыми, дважды рассеченными листьями, с 2-3 парами сегментов 1-го порядка. Главный корень 1,3-2,0 мм в диаметре. На лугах это состояние длится от 3 до 12 месяцев.
У имматурных особей розеточный побег 1-го порядка с 3-5 яйцевидными или узкояйцевидными непарноперистыми, трижды рассеченными листьями с 4-5 парами сегментов 1-го порядка. Есть отмершие листья. Диаметр главного корня 2,5-5 мм. Продолжительность возрастного состояния на лугах 1,5-3 месяца.
У виргинильных растений продолжает функционировать главный розеточный побег с 3-8 продолговатыми непарноперистыми трижды рассеченными листьями о 6-7 и более пар сегментов. Главный корень утолщен до 3-9 мм. Образуется вертикальное эпигеогенное корневище до 0,2-0,5 см длины с хорошо выраженной зоной втягивания. Продолжительность возрастного состояния от 1 месяца до 2 лет. Задержка в развитии наступает при неблагоприятных условиях и может продолжаться несколько лет (Серебрякова, 1953; Рысина, 1973). Весь виргинильный период при загущенном подсеве на лугах продолжался 7 и более лет (Работнов, 1966).
Генеративные растения формируют прямостоячий ветвящийся генеративный побег. Прикорневые розеточные листья, если сохраняются, продолговатые дважды или трижды перисторассеченные. Главный корень утолщен до 1 см. Вертикальное корневище 0,5-1 см длины. Продолжительность возрастного состояния — 1 месяц.
Общая продолжительность жизни по нашим наблюдениям 2 года, гораздо реже до 4 лет. По данным Т.И. Серебряковой (1953) вид в культуре живет 2 года, в травостое тмин может вегетировать несколько лет до цветения.