Nell'ottava settimana dello sviluppo fetale, le cellule di Leydig compaiono nelle gonadi in via di differenziazione del maschio. Le cellule epiteliali dei cordoni sessuali, derivate dal mesoderma, nei testicoli in via di sviluppo, diventano le cellule del Sertoli, che agiranno promuovendo la formazione delle cellule spermatiche. Tra i tubuli, è presente una popolazione minore di cellule non epiteliali; queste sono le cellule di Leydig, che producono androgeni. Le cellule di Leydig possono essere considerate come producenti gli androgeni che fungono da ormoni paracrini, richiesti dalle cellule del Sertoli per favorire la produzione spermatica. Subito dopo la loro differenziazione, le cellule di Leydig iniziano a produrre androgeni, richiesti per la mascolinizzazione del feto maschile in via di sviluppo (inclusa la formazione del pene e dello scroto). Sotto l'influenza degli androgeni, resti di mesonefrone, i dotti di Wolff, diventano l'epididimo, il dotto deferente e le vescicole seminali. Quest'azione degli androgeni è promossa da un ormone prodotto dalle cellule del Sertoli, l'AMH, che previene nell'embrione maschile la trasformazione dei dotti mulleriani embrionari in tube di Falloppio e in altri tessuti dell'apparato riproduttivo femminile. L'AMH e gli androgeni collaborano per consentire il normale spostamento dei testicoli nello scroto.