Розподіл хромосом під час розвитку сперматозоїдів відбувається наступним чином: сперматогонии мають диплоїдним набором (2n2c) хромосом, сперматоціти I-го порядку мають диплоїдний набір хромосом, але кожна хромосома складається з двох хроматид (2n4c), у сперматоцитов II-го порядку вже гаплоїдний набір, але ще кожна хромосома складається з двох хроматид (n2c), сперматіди як і зрілі сперматозоїди мають гаплоїдний набір хромосом (nc).
Сперматогенез починається з первинної статевої клітини - сперматогонії і ділиться на 4 періоди: розмноження, росту, дозрівання, формування або перетворення. У періоді розмноження сперматогонии діляться мітотично. Сперматогонії - це звичайні диплоїдні клітини з великим ядром. В результаті інтенсивного поділу число сперматогоний значно збільшується. Оболонки сперматогоний легко проникні для поживних речовин, які служать джерелом енергії для інтенсивного поділу клітин. Частина клітин, які припинили поділ, вступають в період зростання. У періоді зростання клітини збільшуються в розмірах за рахунок накопичення цитоплазми. В ядрі відбуваються реплікація хромосом, тобто кожна хромосома складається з 2-х хроматид, і утворюються тетради (tetra - чотири). Ці клітини називаються сперматоцітов I-го порядку. У періоді зростання відбувається підготовка клітин до періоду дозрівання. У тварин із сезонним циклом розмноження між періодами зростання і дозрівання наступає пауза. У решти тварин і людини дозрівання чоловічої статевої клітини слід відразу за закінченням її зростання.
У періоді дозрівання відбуваються 2 мейотіческіх ділення. Під час першого мейозу в кожну дочірню клітину розходяться пари хроматид з кожної тетради. Ці хроматиди складають гомологічні хромосоми. В результаті утворюються 2 сперматоцита II-го порядку. Під час другого мейотичного поділу кожна з цих клітин знову ділиться на дві дочірні. При цьому розподілі в дочірні клітини розходяться хроматиди від кожної гомологічною хромосоми. Утворюються сперматіди. Сперматиди - це округлі клітини з гаплоїдний набором хромосом. В результаті двох мейотіческіх поділів в періоді дозрівання відбувається зменшення числа хромосом до гаплоїдного. Це відбувається тому, що другий розподіл мейозу слід швидко після першого, і між ними немає періоду інтерфази.
У періоді формування відбувається зміна сперматіди і вона набуває форму, характерну для сперматозоїда того чи іншого виду тварини. Формування починається з того, що сперматіда витягується і ядро зміщується в ту частину клітини, яка буде утворювати головку. Пластинчастий комплекс зміщується в передню частину клітини і бере участь в освіту акросоми.
Центриоли зміщуються в протилежну від ядра частина клітини і розташовуються послідовно один за одним. Вони оточуються цитоплазмой і утворюють шийку сперматозоїда. Та центриоль, яка розташовується ближче до ядра, називається проксимальної, а більш віддалена - дистальної. Проксимальная центриоль в процесі запліднення яйцеклітини буде проникати разом з головкою в яйцеклітину і брати участь в розподілі зиготи. Дистальна центриоль утворює базальное тільце, з якого утворюється хвостик сперматозоїда. При сперматогенезе з однієї первинної статевої клітини утворюється 4 зрілих сперматозоїда з гаплоїдний набором хромосом. Причому, в результаті сперматогенезу при розвитку ссавців і людини утворюється 50% сперматозоїдів, що несуть жіночу спадковість (Х - хромосоми) і 50% чоловічу (Y-хромосоми).