精子生成是一个复杂的过程，其间原始的多能干细胞发生分裂，更新自身或产生子代细胞并发育成精子。精子生成在睾丸的精曲小管内发生。事实上，占睾丸体积的90%是精曲小管和处于不同发育期的生殖细胞。

支持细胞

    精曲小管基底膜被覆以支持细胞，后者的胞浆突入管腔内。支持细胞之间有紧密的连接，构成了体内最坚强的细胞间屏障。细胞联结复合体将精曲小管分为两个空间：基底膜部分和管腔部分。这种解剖结构形成了血睾屏障的基础，使精子生成过程在免疫特区进行。这一免疫豁免区的重要性在于精子是青春发动期后产生的，对已经过出生后1年自我识别的免疫系统来说是异种抗原。

支持细胞作为精子生成的营养细胞，为生殖细胞的发育提供养分。这些特殊的支持细胞还参与了生殖细胞的胞噬作用。FSH与其在支持细胞上高亲和力的受体结合后，诱导细胞产生雄激素结合蛋白（ABP），并分泌入精曲小管管腔。ABP与睾酮结合，保持着精曲小管内雄激素的高浓度（血浆浓度的20-50倍）。

生殖细胞

自精曲小管的基底膜到管腔，生殖细胞的排列极为有序。精原细胞直接附着于基底膜上，继之依此为初级精母细胞、次级精母和精子细胞。在人类睾丸内可以见到处于13个不同发育期的生殖细胞。支持细胞间的紧密联结屏障可使精原细胞和早期精母细胞分布在精曲小管的基底膜部分，而发育较成熟的生殖细胞分布于近管腔部分。

生精周期

生精周期涉及原始的精原干细胞分裂，形成后续细胞。在生殖上皮内可以同时有数个生精周期并存。人类睾丸的1个完整的生精周期持续约74天。精子生成中，发育处于相同阶段的生殖细胞由胞浆桥联结，共同完成发育过程。在人类睾丸内，生殖细胞呈螺旋状排列，其意义大概是保证精子生成是连续过程而非脉冲式。

减数分裂与有丝分裂

体细胞复制的方式是有丝分裂，其间形成基因完全相同的子细胞。而生殖细胞以减数分裂方式复制，其间遗传物质被等分为二，以便生殖。减数分裂与性生殖产生了遗传的多样性，为自然选择提供了丰富的资源。细胞的寿命被分为不同的周期，每期均与不同的活动相关联。约15%的细胞处于有丝分裂期（M期），期间DNA和细胞发生分裂。有丝分裂的细胞复制是一个精密的，编排巧妙的过程，包括了遗传物质（染色体）的复制，细胞核膜的瓦解，以及染色体和胞浆均等地分配至2个子细胞中。有丝分裂与减数分裂本质的区别在于同样是DNA复制1次，前者细胞分裂1次，而后者细胞分裂2次（生成4个子细胞）。减数分裂的结果是子细胞只有母细胞半数的染色体，即双倍体的母细胞（2n）经过分裂成为单倍体的配子（n）。

生精

    成熟精子是一种精密的，大量生成的特异化细胞，每克睾丸组织每秒钟生成多达300个精子。B型精原细胞经有丝分裂，生成二倍体的初级精母细胞（2n），后者在中期完成DNA的复制。在首次减数分裂后，每个子细胞包含1对相同的染色体，称为次级精母细胞。次级精母很快进入第二次减数分裂期，染色质在着丝点处分离，生成圆形的单倍体精子细胞。理论上讲，每个初级精母细胞生成4个精子细胞，但由于减数分裂的复杂性，偶尔会发生生殖细胞的损失。  伴随精子细胞外形长化的完成，支持细胞胞浆在发育中的精子周围收缩，将后者多余的胞浆剥离，并将其推入精曲小管腔内。成熟精子只保留极少的细胞浆。