Thuật ngữ "tinh hoàn" và "tinh hoàn" thường được sử dụng thay thế cho nhau, mặc dù về mặt kỹ thuật, tinh hoàn không chỉ bao gồm tinh hoàn mà còn có ống dẫn tinh và mào tinh, là hai cấu trúc dạng ống có nhiệm vụ lưu trữ và vận chuyển tinh trùng. Bản thân tinh hoàn được tạo thành từ hàng trăm ống nhỏ cuộn lại được gọi là "ống bán kim", là nơi tạo ra tế bào tinh trùng.
Mỗi tinh hoàn được bao phủ bởi một bao xơ được gọi là "tunica albuginea". Trong nang này, tinh hoàn được chia thành 200 đến 400 thùy hoặc nhiều phần. Mỗi thùy chứa từ ba đến 10 ống hình bán lá kim. Mỗi ống lượn được lót bằng các tế bào mầm. Trong quá trình đi xuống theo chiều dài của ống, các tế bào mầm trải qua một số giai đoạn phát triển trước khi cuối cùng đi vào mào tinh như các tế bào tinh trùng trưởng thành. Tinh hoàn cũng chứa các tế bào Sertoli hỗ trợ niêm mạc của các ống và góp phần vào sự trưởng thành của tế bào tinh trùng, và các tế bào Leydig là vị trí chính để sản xuất hormone testosterone ở nam giới. Sản xuất tế bào tinh trùng tối ưu xảy ra ở nhiệt độ chỉ thấp hơn nhiệt độ cơ thể bình thường một chút, đó là lý do tại sao tinh hoàn bị đình chỉ khỏi cơ thể trong túi bìu. Cơ ở bìu co lại và giãn nở khi cần thiết để duy trì nhiệt độ tối ưu cho tinh hoàn.
