睾丸活检是男性不育症的一种重要检测方法，通过睾丸活检观察，能直接估计睾丸的生精功能和生精障碍的程度，以及睾丸合成类固醇激素的能力，估价生育能力并可提供直观资料，对治疗的选择和判断预后也是一个重要的依据。睾丸活检可见到以下几种病理改变：
正常的睾丸结构：青春期前曲细精管细小，无基底膜，仅有原始生殖细胞和支持细胞，间质细胞不明显。青春期后曲细精管可见管内生精上皮，各级生精细胞及支持细胞，管腔面有很多精子，曲细精管界膜及间质正常。睾丸的生殖病理变化，主要出现在曲细精管生精上皮及曲细精管基底膜。
生精功能低下：精子发生存在，但生精上皮变薄，各级生精细胞数量减少。
生精停滞：精子发生停滞在某一细胞阶段，而不能形成精子，多见于精母细胞阶段，其次是精子细胞阶段，较少停滞于精原细胞阶段。
生精细胞脱落及排列紊乱：未成熟的生精细胞和精母细胞、精子细胞等成团成团地脱落于曲细精管管腔内，阻塞管腔，排不出去。往往伴有生精细胞排列紊乱。
唯支持细胞综合征：曲细精管内只有支持细胞，而缺乏任何生精细胞。管径缩小，界膜增厚，间质增生。这是一种先天性异常，无精子，无生育能力，但第二性征正常。
混合性病变：曲细精管内可见多种异常，如各种类型和程度的生精障碍：生精停滞、脱落紊乱；界膜增生或透明样变性等混合存在。
未成熟型睾丸：成年人的睾丸发育状态仍停止在青春期前，曲细精管管径小，管腔尚未出现，也无精子生成。
曲细精管透明变性：发展快，呈进行性，表现为曲细精管的界膜增厚，呈透明样变性，并向管腔及间质扩展，致管腔日益缩小，同时伴有不同程度的生精障碍。严重者小管内各种细胞均消失，仅余曲细精管皱缩的影子。
