在曲细精管内有一种叫做生精上皮的东西，是产生精子的最基本的结构，它的上面有两种细胞睾丸支持细胞和生精细胞。睾丸支持细胞之间通过紧密连接结合在一起，形成一道屏障，使曲细精管形成两个腔室，即基底室和近腔室。在基底室仅有精原细胞，是产生精子的基础，它们只能进行有丝分裂。1个精原细胞经过6次有丝分裂后发育成64个初级精母细胞。初级精母细胞向上移动进入近腔室，经第一次减数分裂，变成两个体积较小的次级精母细胞，次级精母细胞又经第二次减数分裂变成4个精子细胞。这时精子细胞仅含有23对染色体中的一半，即23条染色体。对于性染色体来说，精子细胞仅含有X或Y染色体。如果卵子与含X染色体的精子结合就是女胎，与含Y染色体的精子结合就是男胎。这样，64个初级精母细胞就变成了256个精子细胞。精原细胞和精母细胞是圆形的，没有尾巴，发育成精子细胞后才逐渐出现尾巴。精子细胞经过19个阶段的加工、修饰，最后发育成蝌蚪状的精子。精子从支持细胞的顶端脱落下来，进入曲细精管的管腔。这时精子在睾丸内的发育过程就完成了。这一过程大约需要64天。
形似蝌蚪的精子这时还不具备授精的能力，它还得在附睾停留2至3周，才能发育成具有运动能力和授精能力的成熟精子。精子随睾丸液沿曲细精管，经过睾丸网，进入由多条输出小管组成的附睾头和由一条6米长的附睾管组成的附睾体和附睾尾。精子由睾丸进入附睾的过程中，睾丸内的精子没有成熟，并无运动能力，它进入附睾后依靠附睾头部吸收大量水分，睾丸液流入附睾而将精子带到附睾。一个精原细胞发育成成熟的精子需要90天左右。这也是为什么使用大多数药物治疗无精子或少精子症必须要持续3个月的原因。除此之外，附睾尾部是精子贮存的场所，人类的精子可在附睾尾部储存42－60天并保持其活动性，精子在男性体内大约可存活120天左右。精子产生是个连续性的动态过程，成人每克睾丸组织一天约产生一千万个精子，一般来说，两侧睾丸重约30－40克，因此每天产生的精子达数亿个。
