Le cellule di Leydig sono grossi elementi di oltre 20 µm di diametro di forma poliedrica. Presentano un citoplasma eosinofilo granuloso contenente gocciole lipidiche, con un nucleo vescicolare circolare. Hanno un abbondante reticolo endoplasmatico liscio (REL), che spiega l'acidofilia citoplasmatica, attivamente coinvolto nella sintesi ormonale. Contengono inoltre spesso lipofuscine e delle strutture cristalliformi chiamate cristalli di Reinke.