睾丸来源于肾体内侧的性腺始基。在男性生殖腺的形成方面，主要决定于原始生殖细胞上有Y染色体。当其到达生殖嵴后，经过约6～7周（约56天）形成睾丸索，继而形成睾丸纵隔。睾丸纵隔的结缔组织向生殖细胞索之间延伸形成睾丸小隔，将睾丸分为约200个小叶，每叶内的生殖细胞索分化成数条曲细精管，再进一步分化为直细精管和睾丸网。4个月时逐渐成熟并随着米勒管开始自后腹膜盆骨方向下降。生殖腺的位置原在腹腔后上方，在胚胎期生长迅速，生殖腺逐渐下降。到胚胎后期，18周时已移到骨盆边缘。到第6个月时睾丸已在腹股沟管上口，从第7个月开始，沿腹股沟管下降，到第8个月时降入阴囊。大约在胚胎7～9个月时，睾丸可降入阴囊中。但由于某些因素的影响，少数胎儿至出生时睾丸仍未降入阴囊，而滞留于腹腔或腹股沟的某个部位，这种情况称之为隐睾或睾丸下降不全。阻碍睾丸下降的原因有精索过短、腹膜后纤维性粘连、垂体功能不全、睾丸引带终止不正常或腹股沟发育异常等。
睾丸是男性生殖腺，位于阴囊内，左右各一。由精索将其悬吊于阴囊内，长约4～5cm，厚约3～4cm，各重15g左右。睾丸是微扁的椭圆体，表面光滑，分内、外侧面，前、后缘和上、下端。前缘游离，后缘有血管、神经和淋巴管出入，并和附睾和输精管下段（睾丸部）相接触。
睾丸表面有一层厚的致密结缔组织膜，称白膜。白膜的内方为疏松的结缔组织，内有丰富的血管，称血管膜，其中含有较多的血管。睾丸的白膜在其背侧增厚，并向睾丸内陷入，构成睾丸纵隔。由睾丸网发出12～13条弯曲的小管，称睾丸输出管，它们穿出白膜进入附睾头中。曲细精管之有间质细胞可以分泌雄性激素，促进男性生殖器官和男性第二性征的发育及维持。曲细精管上皮细胞具有产生精子的作用，曲细精管互相结合成直细精管，是精子输送的管道系统，最后汇集、合成一条管进入附睾头部，通过输精管排出体外。
睾丸的生理作用众所周知，是产生精子和雄性激素的唯一器官，决定着孩子长大成人后是否具备正常的性功能和生育功能，影响孩子的一生。睾丸随着性成熟迅速生长，老年人的睾丸随着性机能的衰退而萎缩变小。