睾丸实质主要是由曲细精管、直细精管、睾丸网和睾丸间质组成。曲细精管具有产生精子的作用，是睾丸的主要功能单位；直细精管是精子排出的第一段导管；睾丸网通过睾丸输出小管与附睾管相连续；睾丸间质内的问质细胞具有分泌雄激素的功能。曲细精管内密布不同发育阶段的男性生殖细胞，包括精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和精子。临床上可根据这些细胞的数量和形态来评价精子发生的能力。间质细胞分泌的雄激素对男性具有重要的生理意义。
其主要作用有以下几方面：①在胚胎期，促使男性生殖系的分化和发育。②在青春期后，促使男性第二性征的出现和维持。③调节生精过程，促进精子发生。④维持正常的性欲和性强度。⑤促进体内蛋白质合成，保留无机盐。直细精管和睾丸网是输送精子的管道，睾丸网内的睾丸液还为精子的存活提供合适的内环境；不仅如此，直细精管和睾丸网的上皮细胞还有很强的吞噬变性精子的作用。