Die Larven sind ca. zwei Millimeter lang, gelblich-weiß und madenförmig. Die Puppe ist gelblich-weiß. Bei Bodentemperaturen von etwa 13 Grad schlüpft die flugträge, windanfällige Mücke aus vor- und vorvorjährigen Rapsschlägen und fliegt bei Blühbeginn das Winterrapsfeld an. Der Flughöhepunkt liegt vor der Vollblüte (nach Abfallen der ersten Blütenblätter und beginnender Schotenbildung).

Das Weibchen legt ca. 60 Eier an durchschnittlich fünf Schoten ab. Die Eiablage erfolgt an Schoten jeden Alters, weitestgehend durch Schotenverletzungen vor allem durch vorausgegangene Fraß- und Bohrtätigkeit anderer Insekten, insbesondere des Kohlschotenrüssler. In junge, bis ein Zentimeter lange Schoten kann das Weibchen die Eier selbständig ablegen.

Die Larve verlässt die Schoten, wandert in den Boden ab und verpuppt sich. Es kommt zum Schlupf eines Teils der Mücken, die dann Sommerölfrüchte und Kruziferenunkräuter bevorzugen. Im Boden überliegende Kokonlarven werden durch die Bodenbearbeitung in alle Bodenschichten verteilt. Die Kohlschotenmücke kann bis zu drei Generationen bilden, wobei nur die zweite und Teile der dritten Generation an Winterraps auftreten.