I testicoli sono generalmente di forma ovale, di dimensioni variabili, ma in media misurano circa 4-5 cm di lunghezza, 2-3 cm di larghezza e 2-3 cm di spessore. La loro posizione all'interno della borsa scrotale consente di mantenere una temperatura inferiore rispetto al resto del corpo, condizione essenziale per la produzione degli spermatozoi. Infatti, la temperatura ideale per la spermatogenesi è di circa 34-35°C, inferiore di circa 2-3°C rispetto alla temperatura corporea normale. Questo fenomeno è regolato dalla contrazione e dilatazione del muscolo cremastere, che solleva o abbassa i testicoli per adattarsi alle variazioni di temperatura
Ogni testicolo è suddiviso in circa 250 lobuli, che a loro volta contengono i tubuli seminiferi, strutture sottili e arrotolate dove avviene la spermatogenesi. I tubuli seminiferi sono circondati da una rete di cellule di supporto che producono ormoni e altre sostanze necessarie per il corretto funzionamento del processo. L'interno del testicolo è ricco di cellule interstiziali, note come cellule di Leydig, che sono responsabili della produzione di testosterone, l'ormone sessuale principale maschile.
La produzione di spermatozoi inizia all'interno dei tubuli seminiferi, dove le cellule germinali (spermatogoni) si sviluppano in spermatozoi maturi attraverso un processo complesso che include la mitosi, la meiosi e la spermatogenesi. Una volta maturati, gli spermatozoi vengono trasportati attraverso una rete di dotti chiamati epididimo, che si trova sulla superficie posteriore di ciascun testicolo
I testicoli sono ben vascolarizzati, con un afflusso sanguigno proveniente principalmente dall'arteria testicolare, che origina dalla aorta addominale. Il deflusso venoso avviene attraverso il plesso pampiniforme, una rete di vene che contribuisce anche a regolare la temperatura del testicolo. L'innervazione è fornita principalmente dal sistema nervoso autonomo, che controlla la sensibilità e il funzionamento dei testicoli, inclusa la risposta a stimoli sessuali.