精子发生是系统工程
人类精子发生起始于胚胎发育早期，由如下一系列生殖细胞发育过程组成：
1.原始生殖细胞的特化、迁移、增殖及分化形成性原细胞：在人类胚胎发育早期，近端上胚层体细胞在周边细胞特定的信号诱导下特化形成原始生殖细胞，并向性腺迁移。在迁移的过程中及到达性腺后，原始生殖细胞进行有丝分裂以增加其数目，之后，停止分裂并分化形成性原细胞。
2.青春期前睾丸中性原细胞的活化、精原干细胞的形成和增殖：在青春期前，位于睾丸精小管中的性原细胞恢复分裂能力，通过分裂和分化形成精原干细胞。精原干细胞向精小管基底部迁移并最终附着在精小管基底膜上。
3.成年睾丸中精原干细胞增殖并分化形成精原细胞、精原细胞启动减数分裂形成精母细胞、精母细胞完成减数分裂形成精细胞、精细胞分化生成精子：一般认为，精原干细胞进行不对称分裂，形成两个子细胞，其中一个仍然维持干细胞的活性，另一个则分化形成精原细胞；精原细胞通过有丝分裂增加其数目，并在此过程中，逐渐分化获得启动减数分裂的能力；精原细胞一旦启动减数分裂，即被称为精母细胞。减数分裂包括一系列复杂而又受到精确调控的细胞活动，如分裂前期同源染色体的识别、配对、联会与交换，分裂后期同源染色体和姐妹染色单体的分离。只有这些细胞活动准确、依序进行，才能形成正常的精细胞。之后，精细胞经历染色体重新包装、顶体发生和细胞质丢失而最终形成带有尾巴的精子。
从大概14岁开始，人类的睾丸就开始并一直不停地产生精子，40岁后，生精能力逐渐减弱。精子发生过程对温度较为敏感，正常情况下，睾丸中的温度比体温低1.5℃～2.5℃，如过高，则会干扰精子的发生。
精子发生是一个连续的漫长过程，从精原细胞发育到精子约需74天，其中任何一步出现异常，都可能导致精子不能生成（无精子症），或生成的精子数目偏少（少精子症）、质量低下（如畸形精子症、弱精子症等）。