As gónadas masculinas denominam-se testículos e os gâmetas, por elas produzidas, designam-se espermatozóides.
A nível histológico, é possível distinguir, no epitélio dos tubos seminíferos, grandes células somáticas, chamadas células de Sertoli, que desempenham uma função bastante importante no processo de espermatogénese. Entre os tubos seminíferos, distinguem-se células intersticiais de grande tamanho, designadas células de Leydig, que produzem, entre várias hormonas, a testosterona, responsável pelo aparecimento dos caracteres sexuais secundários do homem.
Os homens possuem dois testículos, cada um um deles constituído por numerosos tubos seminíferos enrolados, rodeados por várias camadas de tecido conjuntivo, a túnica albugínea ou cápsula fibrosa, que dá origem a vários septos, dividindo os testículos em vários lóbulos. Cada lóbulo testicular contém dois ou três tubos seminíferos enovelados, nos quais ocorre a produção de espermatozóides. Os tubos seminíferos convergem para a zona posterior dos testículos formando a rede testicular, de onde saem cerca de quinze canais que se vão ligar ao epidídimo.
Os epidídimos são dois, um em cada testículo. Cada um deles é composto por um tubo muito enrolado, que comunica com o respetivo canal deferente. A passagem de esperma pelo epidídimo dura cerca de vinte dias, ao longo dos quais os espermatozóides vão amadurecendo, ganhando mobilidade e capacidade fecundativa. Os canais deferentes partem do escroto e rodeiam a bexiga urinária, atrás da qual cada um deles se une a um canal da vesícula seminal, formando um curto canal ejaculatório. Durante a ejaculação, o esperma passa através dos canais deferentes graças à contração das paredes musculosas destes ductos. Ambos os canais ejaculatórios abrem para a uretra, canal comum ao aparelho reprodutor e ao aparelho urinário, que comunica com o exterior, na extremidade do pénis.
É nos testículos que se dá-se o processo de formação dos espermatozóides, designado espermatogénese.
A espermatogénese é o processo de formação de espermatozóides maduros. Inicia-se na puberdade e ocorre, de modo contínuo, durante o resto da vida do homem.
A espermatogénese ocorre nos tubos seminíferos dos testículos, de forma centrípeta (da periferia para o lúmen) e compreende quatro fases sucessivas: multiplicação, crescimento, maturação e diferenciação.
Na fase da multiplicação, as células estaminais que irão dar origem aos espermatozóides designam-se espermatogónias. As espermatogónias estão localizadas na periferia dos tubos seminíferos. Desde a puberdade, estas células entram em proliferação constante, dividindo-se por mitoses sucessivas.
Na fase de crescimento, as espermatogónias aumentam de volume, devido à síntese e acumulação de substâncias de reserva, originando os espermatócitos I (ou espermatócitos de 1ªordem).
Na fase da maturação, cada espermatócito I divide-se por meiose. Da primeira divisão meiótica, resultam dois espermatócitos II (ou de 2ªordem). Nos espermatócitos II, ocorre a segunda divisão meiótica, originando-se, assim, quatro espermatídeos.
Por último, na fase da diferenciação, ou espermiogénese, os espermatozóides sofrem um processo de transformação em espermatozóides. As transformações sofridas incluem a perda de grande parte do citoplasma, a reorganização dos organelos citoplasmáticos e a diferenciação de um flagelo, a partir dos centríolos.
Os espermatozóides são células altamente diferenciadas, perfeitamente adaptadas à sua função, isto é, movem-se em direcção a um gâmeta feminino e fecundam-no. Num espermatozóide, é possível distinguir-se a cabeça, o segmento intermediário, ou colo, e a cauda, ou flagelo.
A cabeça, de forma oval, é quase toda ocupada por um núcleo haplóide e termina numa estrutura denominada acrossoma, ou capuz cefálico. O acrossoma é resultante da fusão de vesículas do aparelho de Golgi e contém enzimas hidrolíticas que permitem ao espermatozóide penetrar no gâmeta feminino.
O segmento intermediário contém grandes mitocôndrias, de forma helicoidal, que fornecem energia, sob a forma de ATP, para o movimento do flagelo, criando assim o movimento necessário à deslocação do espermatozóide.