Die 80 Arten der Doktorfische weisen ein sehr großes Spektrum an unterschiedlichen Verhaltensmustern auf, die teilweise auch innerhalb einer Art auftreten und dabei vom Lebensalter, von der Fortpflanzungsphase und von den jeweiligen Umweltbedingungen abhängig sind. Bei einigen Doktorfischarten wurde beobachtet, dass sie sich streng territorial verhalten, wenn das Gebiet unterhalb einer bestimmten Individuendichte bleibt. Nimmt die Häufigkeit der Art dagegen zu, bilden sie Fressschwärme aus. Am häufigsten sind Doktorfische jedoch als Einzeltier oder als Paar zu beobachten und verhalten sich überwiegend territorial.
Im Schwarm sind Doktorfische entweder während der Laichzeit zu beobachten oder sie gehören zu den Arten, die Fressschwärme bilden.
Vorteilhaft ist die Ausbildung von Fressschwärmen, wenn die Fische sich auf diese Weise Nahrungsgründe zugänglich machen können, aus denen sie als einzelner Fisch von Nahrungskonkurrenten wie etwa Riffbarschen vertrieben würden. Dies gilt beispielsweise für den Blauen Doktorfisch (Acanthurus coeruleus) oder den Weißkehl-Doktorfisch (Acanthurus leucosternon). Steht den Fischen dagegen ausreichend Nahrung zur Verfügung, bilden die Fische keine Fressschwärme. So unterblieb beispielsweise beim Sträflings-Doktorfisch (Acanthurus triostegus), dessen Fressschwärme bei den Malediven bis zu 1.000 Fische umfassen können, während des Korallensterbens an diesen Küsten im Jahre 1998 die Schwarmbildung, weil aufgrund des mit dem Korallensterben einhergehenden starken Algenwachstums Nahrung ausreichend vorhanden war.
Auch beim wissenschaftlich gut untersuchten Goldtupfen-Doktorfisch hat man festgestellt, dass sein Verhaltensrepertoire stark von seinen Umweltbedingungen beeinflusst ist. So wurde im Golf von Eilat für einzelne Regionen festgestellt, dass diese Doktorfischart ihren Lebensraum in Fress- und Ruhezonen unterteilt. Zu Beginn des Tages wandert die gesamte Population von bis zu 400 Individuen eines Riffabschnitts in die Fresszone, frisst dort gemeinsam und kehrt abends in die Ruhezone zurück, wo sie ihre individuellen Schlafplätze aufsuchen. In anderen Zonen dieses Meeresgebiets bildet der Goldtupfen-Doktorfisch dagegen nur kleine Trupps von 10 bis 20 Fischen, die in Revieren mit einem Durchmesser von 10 bis 20 Metern fressen und ruhen. Nur während der Laichphase bilden die Populationen in diesen Regionen größere Schwärme.
Viele Doktorfischarten verhalten sich bereits während ihrer Jungfischzeit territorial und bilden während dieser Zeit Minireviere, die sie gegen Fresskonkurrenten entschlossen verteidigen. Dieses Verhalten ist notwendig, da die Jungfische sich aufgrund der Gefährdung durch Fressfeinde noch nicht ins offene Riff wagen können und damit die ihnen zur Verfügung stehenden Algen begrenzt sind. Die Fische verteidigen daher auch gegenüber Artgenossen ein Revier rund um ihren Unterschlupf, das ihnen ausreichend Nahrungsgrundlage bietet.
Bei Arabischem Doktorfisch und Blaustreifen-Doktorfisch (Acanthurus lineatus) hat man die Ausbildung von Haremsterritorien beobachtet. Die weiblichen Fische haben eigene kleine Reviere, ein einzelnes Männchen kontrolliert und verteidigt mehrere dieser Reviere. Es durchschwimmt sein Territorium auf immer gleichen Bahnen und verjagt dabei sowohl konkurrierende Artgenossen als auch andere Pflanzen fressende Fische.
Alle Doktorfischarten suchen zum Ablaichen das freie Wasser auf. Sie sind dabei durch Fressfeinde besonders gefährdet. Ist die Individuendichte innerhalb eines Gebietes entsprechend hoch, bilden sie daher Schwärme aus, in denen der einzelne Fisch besser gegen diese geschützt ist. Ist die Individuendichte dagegen gering, laichen die Fische auch als Paar ab. Die Synchronisation des Laichverhaltens geschieht dabei über Mondphasen. Viele Arten laichen bei Vollmond ab, der mit dem höchsten Gezeitenwechsel einhergeht. Die Larven werden durch diese Gezeiten weit vom Riff entfernt. Auch dies ist eine Verhaltensanpassung gegenüber Fressfeinden, da viele andere Riffbewohner die Larven fressen würden.
Unter den Doktorfischarten gibt es einige, bei denen das Weibchen monatlich laichbereit ist, während bei anderen Arten saisonale Laichzyklen zu beobachten sind. Diese Unterschiede können sogar innerhalb einer Art als Anpassung an den jeweiligen Lebensraum auftreten. So sind beispielsweise die Weibchen des Sträflings-Doktorfisches (Acanthurus triostegus) in den warmen Gewässern in Äquatornähe ganzjährig laichbereit, während sie vor den Küsten von Hawaii nur zwischen Dezember und Juli laichen.
Der eigentliche Laichakt beginnt in der Regel mit einem Imponiergehabe, bei dem Rücken- und Afterflossen aufgestellt werden. Männchen und Weibchen schwimmen dabei parallel. Wie bei vielen Fischarten üblich, die im freien Wasser ablaichen, schwimmen auch die Doktorfischarten für den eigentlichen Laichakt je nach Art zwei bis drei Meter aufwärts und stoßen auf dem höchsten Punkt gleichzeitig Eier und Sperma ab. Gelegentlich durchstoßen sie dabei sogar die Wasseroberfläche. Geschieht der Laichakt innerhalb eines größeren Schwarms, sind es dabei immer einzelne Gruppen, die dies gleichzeitig tun und anschließend in die relative Sicherheit des Schwarms zurückkehren.
Für eine Reihe der Doktorfischarten wurden Farbänderungen der Körperfärbung während der Fortpflanzungszeit beschrieben. Dies reicht vom heller werdenden Gesichtsfleck beim Weißkehl-Doktorfisch (Acanthurus leucosternon) und beim Japanischen Doktorfisch bis zu deutlichen Farbveränderungen beim Indischen Segelflossendoktor (Zebrasoma desjardinii), bei dem die Kontraste der hellen und dunklen Kopfstreifen stärker werden und bei dem dann die Schwanzflossen eine blaue Färbung zeigen. Eine der auffälligsten Farbveränderungen zeigt der Masken-Nasendoktorfisch: Während die Grundfärbung meist mittelbraun bis olivbraun ist, kann beim balzenden Männchen die dunkelblaue Zeichnung auf dem Körper zu einem spektakulär leuchtenden und irisierenden Blau wechseln.
Die Weibchen der Doktorfischarten legen eine sehr hohe Anzahl von Eiern. Bei einem Sträflings-Doktorfisch-Weibchen mit einer Körperlänge von nur etwas mehr als 12 Zentimetern betrug die Anzahl der abgelaichten Eier 40.000. Diese Eier haben eine Ölkugel, aufgrund welcher sie frei im Wasser schweben können.
Der Zeitraum, der zwischen Ablaichen und Larvenschlupf vergeht, ist nicht nur art-, sondern auch wassertemperaturabhängig. Beim Sträflings-Doktorfisch schlüpfen Larven bei einer Wassertemperatur von 24 °C bereits 26 Stunden nach dem Laichakt. Diese Larven leben zuerst von ihrem Dottersack und fressen erstmals nach fünf bis sechs Tagen. Sie ernähren sich dabei von im Plankton mitschwebenden Kleinkrebsen und Jungfischen: