从卵细胞受精起，经胚胎性分化，性器官形成直到性机能成熟的全过程。性发育大体上经历胎儿期，婴幼儿期，儿童期，青春期。
胚胎期性发育 胚胎的性别在受精时已从遗传上确定。23，X型的卵子与23，X的精子结合，形成46，XX受精卵，即发育成女性；23，X型卵子与23，Y型精子结合形成46，XY型受精卵即发育成男性。发育成两性的自然机遇各占50%。遗传上决定的胎儿性别其表达还需要有关性激素的作用。胚胎第7周时，生殖原基开始向不同性别分化，XY型胎儿在睾酮的作用下，形成男性的生殖道；XY型胎儿，由于没有睾丸，没有睾酮作用而形成女性生殖道。3个月的胎儿，外生殖器已开始发育，性别即可辨认。7个月男性睾丸开始向阴囊下降，女性大阴唇已发育。
儿童和青少年性发育 婴儿期 新生男婴，偶尔有自发性阴茎勃起。婴儿在排尿前由于膀胱和肠道的充胀刺激也时而引发勃起，在吸吮时也可诱发勃起，S弗洛伊德称其为口欲期。在上述情况下，女婴可出现阴道湿润现象，稍后可看到刺激大腿或生殖引发规律性子宫收缩及脊柱弯曲。这反映出婴幼儿已存在非条件性反射。幼儿时期的性器官逐渐发育，可出现类似手淫现象；男孩表现为玩弄或磨擦生殖器，同时有面部充血及表情紧张。女孩可出现“夹腿综合征”，即坐位或卧位时两腿交叉并拢，也有面部充血和精神紧张，这是一种自然习惯（偶尔自我察觉）的条件反射活动。
儿童期 一般指3岁至10岁左右为儿童期，生殖器官与其他器官协调地生长，相比之下儿童性器官发育比其他器官较迟，性器官尚未发育成熟，但儿童后期睾丸及卵巢亦开始增大，乳房及阴茎等亦渐增大。在性心理发育方面有性别认同，即对自身性别角色的确认。儿童期可能有手淫，玩弄压迫生殖器等反射；开始注意两性间的解剖区别，提出有关性问题；对异性感兴趣，做性游戏；开始注意性别标志的认识。
青春期 中国一般指11~17岁年龄阶段。此阶段性器官发育逐渐成熟，具备生殖能力，出现副性征，也称第二性征。青春期，两性性腺发育成熟，已开始产生生殖细胞分泌性激素，在男性为睾酮，女性为雌二醇，孕酮等。性激素作用于男女附性器官，使其发育成熟并保持在成熟状态（图1，图2）。性激素还能激发青少年产生性欲，产生性骚动，进而萌发性行为。这个阶段性交可导致妊娠的非婚生育。
性发育的神经内分泌控制 下丘脑—垂体—性腺轴 男女两性的性腺是人体的主性器官，它们受腺垂体促进性腺激素的控制，促性腺激素为肽类激素，两性相同，分为滤泡刺激素及黄体生成素，它们分工合作对性腺的内分泌及配子（男性的精子与女性的卵子）生成起促进作用。
腺垂体的促性腺激素分泌又受控于下丘脑的促性腺激素释放激素，通过它的作用来促进或抑制腺垂体的促性腺激素释放，转而对男性睾丸及女性卵巢起生理性调节。促使其释放性腺激素，男性以睾酮为主，女性以雌二醇及孕酮为主。促性腺激素及性腺垂体的有关细胞来反馈性地调整相应激素的血液内水平，以维持内分泌的稳态。生物学上将这一控制系统称为下丘脑-垂体-性腺轴，在男性为下丘脑-垂体-睾丸轴；女性为下丘脑-垂体-卵巢轴。
激素对性发育的控制 约在妊娠7~8周时下丘脑-垂体-性腺轴即开始活动。胎儿下丘脑开始合成促性腺激素释放激素，至妊娠20周左右胎儿垂体已合成促性腺激素；卵泡刺激素及黄体生成素，促使胎儿的卵巢膛睾丸进一步生长发育。新生男婴清睾酮水平膛雌二醇水平都较高，几个月之后开始下降。直到青春期到来之前这个轴心都处于低水平。到达青春期，下丘脑-垂体-性腺轴再次激活，其详细机制有待进一步阐明。性机能出现的第一个象征是睡眠时出现阵发性黄体生成素分泌增加，以后清醒时分泌也增加，在青春后期达到成人形式，一天中大约每两小时出现一次黄体生成素脉冲式分泌。男孩睾酮从11岁开始11个月内从20纳克/升上升到250纳克/升。女孩雌二醇水平达50皮克/毫升，在黄体期达到150皮克/毫升。男孩发育最早的特征是睾丸及阴囊长大，女孩是乳房发育，继之是了现一系列第二性征表现。男孩子遗精，精液中出现精子，是性成熟的标志；女孩子排卵是性成熟标志，月经初潮是子宫成熟标志，初潮后月经往往是无卵性月经，要待1~2年后才完善为排卵性月经。
性发育异常 性早熟 指在正常性发育年龄之前出现了生殖器官发育及副性征。一般认为，是指女孩在8岁以前，男孩在10岁以前性发育已经开始的情况。生殖系统提前发育包括主性器官，附性器官及副性特征，其发生的次序与政党性成熟基本上一致。性早熟的病例女性多于男性，二者之比大约8：1，多数的原因并不十分清楚。真性的性早熟是由于下丘脑-垂体-性腺轴功能提高而致；另外，某些疾病（如性腺肿瘤，肾上腺肿瘤，绒毛膜上皮癌等）也可引起性早熟。性早熟的儿童身材往往高于同龄儿童，这是因为骨骼生长过快；但其骨骼停止生长也早，紧终与同龄儿童相比身体还显得略为矮小。近年来，给儿童服用辅助营养保健液（多数含有激素），而出现性早熟的现象屡见不鲜，值得引起注意。
性发育迟缓 指在正常性发育年龄时生殖器官和副性特征仍停留在幼稚状态。男孩在14岁时睾丸不发育，或女孩到了14岁时乳房还不发育，即属于此种情况。性生育迟缓往往是下丘脑-垂体-性腺轴的某一环节出现障碍，如男女腺功能低下，垂体瘤，下丘脑损害等；此外，肾上腺皮质疾病，糖尿病，甲状腺等内分泌腺疾病亦可为其原因。性发育迟缓者中男性多于女性，在诊断上宜早不宜迟。