Spermatoģenēze ir spermatozoīdu veidošanās process vai nenobriedušu dzimumšūnu, kas pazīstamas kā spermatogonija, attīstīšana nobriedušās spermatozoīdās, ko sauc par spermatozoīdiem. Spermas šūna ir vīriešu reproduktīvā šūna, kas seksuālās reprodukcijas laikā apaugļo sievietes olšūnu. Tēviņa spēja vairoties ir atkarīga no augstas kvalitātes un daudzuma spermas; tāpēc spermatoģenēze notiek nepārtraukti no pubertātes līdz nāvei. Šajā procesā iekļautie posmi ir spermatocitoģenēze, spermatidoģenēze un spermioģenēze.
Spermatoģenēze sākas sēklinieku kanāliņos, kas atkarībā no to veida izskatās kā mazi, taisni vai savīti nūdeles sēkliniekos. Sēklveida kanāliņu iekšpuse ir izklāta ar Sertoli šūnām un spermatogoniju. Sertoli šūnas bieži sauc par “medmāsas” šūnām, jo tās palīdz spermai attīstīties, ēdot spermatoģenēzes atkritumus un virzot šūnas caur kanāliņu kanāliem.
Spermatocitoģenēzes laikā spermatogonija sadalās caur mitozi, veidojot divas diploīdas šūnas, ko sauc par primārajiem spermatocītiem. Mitoze ir šūnu dalīšanās veids, kurā mātes šūna aug un pēc tam sadalās uz pusēm, veidojot divas identiskas meitas šūnas. Pēc tam primārajiem spermatocītiem, kuriem ir divreiz lielāks ģenētiskā materiāla daudzums nekā normālai šūnai, jāveic I mejoze.
Šāda veida dalīšanās gadījumā mātes šūna sadalās, veidojot divas diploīdas meitas šūnas, kurām ir puse no hromosomām vai ģenētiskais materiāls kā mātes šūna. Iegūtajiem sekundārajiem spermatocītiem, kuriem ir normāls hromosomu daudzums, pēc tam jāiet cauri II mejozei, lai izveidotu spermatīdus. Šo īso spermatoģenēzes daļu sauc par spermatidoģenēzi.
Spermatīdiem ir tikai puse no kopējā hromosomu daudzuma. Tas ir tāpēc, ka, kad spermatozoīdi savienojas ar olšūnu, kurā ir tikai puse no nepieciešamo hromosomu daudzuma, tie veido pilnu hromosomu komplektu, kas izgatavots gan no vīriešu, gan sieviešu gēniem. Hromosomu nejauša sadalīšana uz pusēm un savienošana pārī palielina ģenētisko mainīgumu, kas ir svarīga evolūcijas sastāvdaļa.
Spermoģenēzes laikā, spermatoģenēzes pēdējā fāzē, spermas šūnai izaug aste un tā sasniedz pilnīgu nobriešanu. Šī procesa pirmajā posmā, Golgi fāzē, spermatīda ģenētiskais materiāls tiek cieši saspiests kopā, veidojot kodolu, un spermatīdā notiek strukturālas izmaiņas. Kamēr tā agrāk bija apļveida, vidusdaļa sāk izspiesties, un šūna izplešas vienā galā, veidojot Golgi aparātu, kas rada ķīmiskas vielas, ko sauc par fermentiem. Tālāk Golgi aparāts apņem kodolu, veidojot akrosomu vāciņu vāciņa fāzes laikā. Fermenti, ko izdala akrosomu vāciņš, apaugļošanas laikā noārda sievietes olšūnas sieniņu, ļaujot spermas kodolam iekļūt olšūnā un savienoties ar olšūnas kodolu.
Nākamajā akrosomu fāzē spermas šūnai izaug aste, kas palīdz tai kustēties. Spermas šūna griežas sēklveida kanāliņu sieniņā tā, lai tās aste būtu vērsta pret caurules lūmenu jeb iekšējo telpu. Ar hormona, ko sauc par testosteronu, palīdzību Sertoli šūnas nobriešanas fāzē patērē lieko šūnu materiālu. Citā procesā, kas pazīstams kā spermiācija, nobriedušās spermas šūnas tiek izlaistas lūmenā un virzītas uz epididīmu, kas ir maza, saritināta caurule, kas atrodas starp sēklinieka aizmuguri un asinsvadiem. Šeit spermatozoīdi kļūst kustīgi vai spējīgi kustēties paši un ir gatavi ejakulācijai mātītē dzimumakta laikā.