Les gamètes sont les cellules reproductrices qui se combinent pour former la descendance. Des organes appelés gonades produisent les gamètes, ainsi que les hormones qui régulent la reproduction humaine. Les gamètes mâles sont appelés spermatozoïdes. La spermatogenèse, la production de spermatozoïdes, a lieu dans les tubules séminifères qui constituent la majeure partie du testicule. Le scrotum est le sac musculaire qui maintient les testicules à l'extérieur de la cavité corporelle.

La spermatogenèse commence par la division mitotique des spermatogonies pour produire des spermatocytes primaires qui subissent les deux divisions de la méiose pour devenir des spermatocytes secondaires, puis des spermatides haploïdes. Pendant la spermiogenèse, les spermatides sont transformées en spermatozoïdes (spermatozoïdes formés). Après leur libération des tubules séminifères, les spermatozoïdes sont déplacés vers l'épididyme où ils continuent de mûrir. Pendant l'éjaculation, les spermatozoïdes quittent l'épididyme par le canal déférent, un conduit du cordon spermatique qui sort du scrotum. L'ampoule du canal déférent rencontre la vésicule séminale, une glande qui apporte du fructose et des protéines, au niveau du conduit éjaculateur. Le liquide continue à travers l'urètre prostatique, où les sécrétions de la prostate sont ajoutées pour former le sperme. Ces sécrétions aident les spermatozoïdes à traverser l'urètre et à pénétrer dans le tractus génital féminin. Les sécrétions des glandes bulbo-urétrales protègent les spermatozoïdes et nettoient et lubrifient l'urètre pénien.

Le pénis est l'organe mâle de la copulation. Des colonnes de tissu érectile appelées corps caverneux et corps spongieux se remplissent de sang lorsque l'excitation sexuelle active la vasodilatation dans les vaisseaux sanguins du pénis. La testostérone régule et maintient les organes sexuels et la libido, et induit les changements physiques de la puberté. L'interaction entre les testicules et le système endocrinien contrôle précisément la production de testostérone par une boucle de rétroaction négative.

Les organes génitaux féminins externes sont collectivement appelés la vulve. Le vagin est la voie d'entrée et de sortie de l'utérus. Le pénis est inséré dans le vagin pour délivrer les spermatozoïdes, et le bébé sort de l'utérus par le vagin pendant l'accouchement.

Les ovaires produisent les ovocytes, les gamètes femelles, par un processus appelé ovogenèse. Comme pour la spermatogenèse, la méiose produit le gamète haploïde ; cependant, elle n'est achevée que dans un ovocyte qui a été pénétré par un spermatozoïde. Dans l'ovaire, un ovocyte entouré de cellules de soutien est appelé follicule. Dans la folliculogenèse, les follicules primordiaux se développent en follicules primaires, secondaires et tertiaires. Les follicules tertiaires précoces avec leur antre rempli de liquide seront stimulés par une augmentation de la FSH, une gonadotrophine produite par l'hypophyse antérieure, pour se développer au cours du cycle ovarien de 28 jours. Les cellules de la granulosa et de la thèque de soutien dans les follicules en croissance produisent des œstrogènes, jusqu'à ce que le niveau d'œstrogènes dans la circulation sanguine soit suffisamment élevé pour déclencher une rétroaction négative au niveau de l'hypothalamus et de l'hypophyse. Cela entraîne une réduction de la FSH et de la LH, et la plupart des follicules tertiaires de l'ovaire subissent une atrésie. Un follicule, généralement celui qui possède le plus de récepteurs de la FSH, survit à cette période et est maintenant appelé follicule dominant. Le follicule dominant produit plus d'œstrogènes, déclenchant une rétroaction positive et le pic de LH qui induira l'ovulation. Après l'ovulation, les cellules de la granulosa du follicule vide lutéinisent et se transforment en corps jaune producteur de progestérone. L'ovocyte ovulé avec ses cellules de la granulosa environnantes est capté par l'infundibulum de la trompe utérine, et les cils battants aident à le transporter à travers la trompe vers l'utérus. La fécondation a lieu dans la trompe utérine, et le stade final de la méiose est achevé.

L'utérus a trois régions : le fond, le corps et le col. Il a trois couches : le périmétrium externe, le myomètre musculaire et l'endomètre interne. L'endomètre répond aux œstrogènes libérés par les follicules pendant le cycle menstruel et s'épaissit avec une augmentation des vaisseaux sanguins en préparation à la grossesse. Si l'ovule n'est pas fécondé, aucun signal n'est envoyé pour prolonger la vie du corps jaune, et il se dégrade, arrêtant la production de progestérone. Cette diminution de la progestérone entraîne la desquamation de la partie interne de l'endomètre dans un processus appelé menstruations, ou règles.

Les seins sont des organes accessoires qui peuvent être utilisés après la naissance d'un enfant pour produire du lait par un processus appelé lactation. Les pilules contraceptives fournissent des niveaux constants d'œstrogènes et de progestérone pour exercer une rétroaction négative sur l'hypothalamus et l'hypophyse, et supprimer la libération de FSH et de LH, ce qui inhibe l'ovulation et prévient la grossesse.

Les systèmes reproducteurs des hommes et des femmes commencent à se développer peu après la conception. Un gène sur le chromosome Y appelé SRY est essentiel pour stimuler une cascade d'événements qui stimulent simultanément le développement testiculaire et répriment le développement des structures féminines. La testostérone produite par les cellules de Leydig dans le testicule embryonnaire stimule le développement des organes sexuels masculins. Si la testostérone n'est pas présente, les organes sexuels féminins se développeront.

Alors que les gonades et certains autres tissus reproducteurs sont considérés comme bipotentiels, le tissu qui forme les structures reproductrices internes provient de canaux qui se développeront uniquement en structures mâles ou femelles (de Müller). Pour pouvoir se reproduire à l'âge adulte, l'un de ces systèmes doit se développer correctement et l'autre doit dégénérer.

Un développement ultérieur des systèmes reproducteurs a lieu à la puberté. Le déclenchement des changements qui se produisent à la puberté résulte d'une diminution de la sensibilité à la rétroaction négative dans l'hypothalamus et l'hypophyse, et d'une augmentation de la sensibilité des gonades à la stimulation par la FSH et la LH. Ces changements entraînent des augmentations d'œstrogènes ou de testostérone. L'augmentation des hormones stéroïdiennes sexuelles conduit à la maturation des gonades et des autres organes reproducteurs. Le début de la spermatogenèse commence, ainsi que l'ovulation et les menstruations. L'augmentation des hormones stéroïdiennes sexuelles conduit également au développement des caractères sexuels secondaires.