Diep in de uitgerotte stam heeft de Koolmees een nest gemaakt. Ze broedt op 8 eitjes.
Aan de bovenkant was de opening zo groot dat een volwassen man met z'n handen er in zou kunnen. Ik heb een stuk boomschors gezocht en die als een boog over de bovenkant gespannen en met een koord rond de stam vastgezet. Zo blijft het nest droog en kunnen grotere predatoren er ook niet in, terwijl de mees er nog makkelijk door kan. Koolmezen wonen niet altijd in nestkasten. In de natuur doen mezen het met uithollingen in bomen of boomstronken. Dat kan een uitgerotte holte zijn van een afgezaagde boomstam, of een openstaan de scheur in een dode boom.
Van nature broeden mezen vooral in boomholtes, maar in de menselijke omgeving kiezen ze naast nestkastjes ook nissen en spleten in gebouwen en zelfs brievenbussen, blikjes, wegpaaltjes of een oude pomp. Tussen begin april en begin mei legt het vrouwtje 4-12 eieren (gemiddeld 8-9). Ze moet ongeveer twee weken broeden voor de eieren uitkomen. De eitjes zijn iets groter dan die van de pimpelmees. Ook wit, met kleine stipjes of vlekjes er op, vaak een beetje purper van kleur. Ook bij de koolmezen broedt het vrouwtje. Het mannetjes zorgt ervoor dat ze niet op haar eieren zittend verhongert. De eitjes worden pas bebroed als het laatste ei is gelegd. In de legperiode worden de eitjes in de kast voortdurend met dons en mos bedekt.