Được coi như là một tuyến nội ngoại tiết, nó sản xuất ra tinh trùng và các nội tiết tố ở nam giới.
- Hình thể ngoài: tinh hoàn nằm trong hạ nang, bên trái thường xuống thấp hơn bên phải. Tinh hoàn thường phát triển nhanh vào tuổi dậy thì, nặng 15 gì, dài 4,5 cm, rộng 2,5 cm và được bọc trong 1 vỏ thớ dầy gọi là vỏ trắng. Tinh hoàn có hình xoan dẹt, mặt ngoài thường nhẵn, có mật độ rắn chắc, có cảm giác đau đặc biệt khi nắn. Tinh hoàn có 2 mặt: mặt ngoài lồi, mặt trong phẳng; 2 cực (đầu) trên và dưới và có 2 bờ trước và sau. Ở bờ sau trên của tinh hoàn có mào thu tinh giống như vành lưỡi trai. Đầu trên có 1 lồi con gọi là mẩu phụ tinh hoàn (di tích của ống cận trung thận). Ở đầu dưới có dây chằng bìu cột tinh hoàn vào bìu.
- Hình thể trong: trên thiết đồ bổ dọc tinh hoàn được chia thành nhiều tiểu thùy (khoảng 300 tiểu thùy) bởi các vách tách ra từ mặt trong lớp vỏ trắng và hội tụ về góc sau trên của tinh hoàn tạo nên ở đó 1 chỗ dày gọi là trung thất của tinh hoàn (mediastinum testis). Mỗi tiểu thùy có từ 2 - 4 ống sinh tinh xoắn (tubuli seminiferi contorti), mỗi ống dài khoảng 0,7 m; đường kính khoảng 0,2 mm và là nơi sản sinh ra tinh trùng. Giữa các ống sinh tinh xoắn là mô liên kết trong đó có các tế bào kẽ chứa các hạt sắc tố màu vàng (tế bào Leydig) tiết nội tiết tố đổ thẳng vào mạng lưới mao mạch bao quanh tiểu thùy. Các ống sinh tinh xoắn tụm lại thành 20 - 30 ống sinh tinh thẳng, là những ống lớn nhưng ngắn đi vào mô sợi của trung thất tinh hoàn. Các ống này tiếp nối với nhau trong trung thất tinh hoàn tạo thành mạng lưới tinh hoàn. Ống thẳng và mạng lưới tinh hoàn nằm trong trung thất tinh hoàn nên thành chỉ có một lớp nội mô. Từ mạng tinh ở đầu trên của trung thất tinh hoàn tách ra độ 12 - 15 ống nhỏ, mỗi ống cuộn lại thành 1 nón gọi là nón xuất, ống nọ sắp xếp sau ống kia và đổ vào đầu mào tinh, ống ở phía trước nhất nối với ống tinh.