Il testicolo produce lo sperma e gli ormoni steroidei che regolano la funzione sessuale maschile. Entrambi i processi sono sotto il controllo di complessi meccanismi di feed-back da parte del sistema ipotalamo-ipofisario, cosicché i testicoli possiedono caratteristiche biosintetiche e regolatrici simili a quelle dell'ovaio e del surrene. Gli ormoni secreti dai testicoli sono inoltre responsabili dello sviluppo del fenotipo maschile durante l'embriogenesi. Il diidrotestosterone circolante si forma prevalentemente nei tessuti bersaglio degli androgeni, mentre la produzione di estrogeni ha luogo in molti tessuti, il più importante dei quali è il tessuto adiposo. La quota totale di estrogeni extraghiandolari aumenta con l'età e negli stati di aumentata massa grassa. Il testosterone entra nelle cellule per diffusione passiva e viene convertito in diidrotestosterone dalla 5α-riduttasi di tipo 1 o 2; l'enzima di tipo 2 è il responsabile della formazione di diidrotestosterone a partire dal testosterone nella maggior parte dei tessuti bersaglio degli androgeni.Entrambi si legano poi al recettore per gli androgeni localizzato nel nucleo: il complesso ormone-recettore, legandosi a specifiche sequenze di DNA, regola la trascrizione dell'RNA messaggero e, quindi, la sintesi proteica.Nonostante il testosterone ed il diidrotestosterone agiscano sul medesimo recettore, questi due ormoni hanno ruoli fisiologici ben distinti. Il complesso recettoretestosterone regola la secrezione delle gonadotropine, la spermatogenesi e la Diverse citochine e fattori di crescita sono inoltre coinvolti nella regolazione del processo attraverso meccanismi di tipo paracrino ed autocrino. In un soggetto sano i testicoli producono più di 100 milioni di spermatozoi al giorno. Le cellule del Sertoli non sono in grado di sintetizzare ormoni steroidei de novo, ma possono convertire il testosterone derivante dalle adiacenti cellule del Leydig in estradiolo e diidrotestosterone. Le cellule del Sertoli, inoltre, producono inibina B: un danno ai tubuli seminiferi (per esempio, dovuto a radiazioni) riduce la produzione di inibina B, provocando un aumento selettivo di FSH 14 .