一个精子的发育成熟，经历了复杂的历程，大约需要3个月左右的时间。主要过程是在睾丸曲细精管内进行的，大致分为三个阶段:
1.精原细胞增殖分裂期:精子的最原始阶段称精原细胞，是产生精子的干细胞。最初，精原细胞以有丝分裂的形式增殖，1个分裂为2个，2个变成4个。经过6次分裂后，1个精原细胞增殖为64个，此时称为初级精母细胞。
2.精母细胞减数分裂:初级精母细胞继续分裂。但与精原细胞增殖分裂不同的是，此次分裂为减数分裂，因为细胞核内染色体未发生复制。所以每个次级精母细胞只携带原来染色体数目的一半，即23条染色体，其中包括一条性染色体。紧接着这个过程，次级精母细胞又进行了一次成熟分裂，成为两个精细胞。1个初级精母细胞分裂为4个精细胞，每个精细胞携带单倍数目的染色体。
3.精子形成阶段:在上述细胞分裂的同时，精子细胞已逐渐移动接近曲细精管管腔。这时精子细胞仍在继续发育，只是不再进行分裂，但在形态上发生了复杂的变化，变成了有头、有尾的精子，并进入管腔内。这时精子在睾丸内的发育过程就完成了，大约历时64天。随后精子沿曲细精管进入附睾，在附睾头停留大约2-3周，才能发育为最终具有运动和受精能力的成熟精子。所以从一个精原细胞发育成为成熟的精子约需90天的时间。
