先天性睾丸发育不全的形成可能是卵细胞在成熟分裂过程中，性染色体不分离，形成含有两个X的卵子，这种卵子若与Y精子相结合即形成47，XXY受精卵。如果生精细胞在成熟过程中第1次成熟分裂XY不分离，则形成XY精子，这种精子与X卵相结合也可形成47，XXY的受精卵。一般认为大多数47，XXY的形成系卵子在成熟分裂过程中性染色体不分离所引起。
迄今发现本病染色体核型约有30余种。绝大多数患者的核型为47，XXY，占全部病例的80％。大约有15％患者为有2个或更多细胞系的嵌合体，其中较为多见的是46，XY/47，XXY(约占7％)及46，XY/48，XXXY嵌合型，前者的临床表现较典型的47，XXY轻微。另有1％患者核型为46，XX/47，XXY，但表型与典型的先天性睾丸发育不全患者无异。还有一些具有典型临床表现的患者的核型是46，XX。对这一奇怪现象的解释是患者在胚胎发育中曾是嵌合体46，XX/47，XXY，不过XXY细胞系以后消失，或者后者比例极小，因而未被查出。
先天性睾丸发育不全患者性染色体为47，XXY，比正常男性多了1条X染色体。通常X性染色体数目愈多，则智力障碍愈严重，且常伴有一些躯干畸形如腭裂、隐睾、斜颈等。同时需要同21-三体综合征相鉴别，本病表现主要为有特殊的面容，如马鞍鼻、眼裂缩小、眼距增宽等表现，掌纹常呈通贯掌，小指缺乏一个指关节。由于患者通常有精子的畸形、异常，或者无精子，故可并发不孕不育症。
先天性睾丸发育不全患者在儿童期无异常，常于青春期或成年期时方出现异常。患者体型较高、下肢细长、皮肤细白、阴毛及胡须稀少、腋毛常常没有，呈类阉体型。约半数患者两侧乳房肥大，外生殖器常呈正常男性样，但阴茎较正常男性短小，两侧睾丸显著缩小，多小于3cm，质地坚硬，性功能较差，精液中无精子。患者常因不育或性功能低下求治，智力发育正常或略低。
先天性睾丸发育不全的染色体畸形，以高龄妇女妊娠中机会为多，可参照遗传病的有关预防措施：
1、禁止近亲结婚，避免高龄妊娠
2、婚前检查以期发现不应结婚的遗传病或其他疾病
3、携带者的检出通过群体普查、家系调查及系谱分析、实验室检查等手段确定是否为遗传病，并确定遗传方式等
4、遗传咨询：对有生育遗传病子女风险的夫妇，帮助他们科学地并根据计划生育的规定考虑生育计划
5、产前诊断：是预防性优生学的一项重要措施
先天性睾丸发育不全患者在儿童期无异常，常于青春期或成年期时方出现异常，此病的临床检查通常如下。
1、血清睾酮(T)测定：多数病例降低。据统计，“47，XXY”型患者79％；降低，“46，XY/47，XXY”型患者33％；降低，“48，XXXY”、“49，XXXYY”及“49，XXXXY”型患者中几乎全部降低。一般为轻度降低，严重降低者少见。
2、血清促卵泡激素(FSH)和黄体生成素(LH)测定：血清FSH水平均增高，与正常人无重叠。血清LH水平，“47，XXY”型患者75％增高，“46，XY/47，XXY”型患者33％增高，“48，XXXY”型、“49，XXXYY”型及“49，XXXXY”型患者中绝大多数增高。
3、血清雌二醇(E2)测定：多数病例增高，有男性乳房发育的患者增高较为明显。
4、血清雄激素结合蛋白(ABP)测定：多数有不同程度的增高。
5、人绒毛膜促性腺激素(HCG)试验：血清T对HCG刺激的反应降低或正常，多数为不同程度的降低。
6、促性腺激素释放激素(GnRH)试验：血清LH及FSH对GnRH刺激的反应往往呈过强反应。
7、性染色质检查：口腔黏膜刮片检查，凡具有2条或2条以上X染色体者染色质(Barr小体)为阳性。
8、精液检查：本病多数患者无精子或少精子，但少数“46，XY/47，XXY”型的患者精液检查基本正常。
9、染色体检查：一般取外周血淋巴细胞进行染色体核型分型。
10、睾丸活组织检查：典型组织学征象为曲细精管透明变性，生精细胞缺如或显著减少，Leydig细胞增生，可呈假腺瘤样或结节性增生。
患有先天性睾丸发育不全的男子应多吃海参，海参营养丰富，益肾补精力强，经常食用对男子精子稀少或缺乏常有佳效。用法为取100克海参煮汤，加调料于汤，将海参与汤同服食。患者也可用山药炖百合。用法为取鲜山药去皮250克，百合25克，加水炖至百合烂透，加入冰糖10克，分3次凉食。此方对男子精子稀少而属明虚者尤为适宜。患者同时可经常服食羊、狗、牛等动物的外肾，包括其阴茎和睾丸，红烧或白煮均可。
先天性睾丸发育不全患者长期补充男性激素以改善第二性征，但疗效并不理想。一般采用丙酸睾酮(丙酸睾丸酮)或甲睾酮(甲基睾丸酮)片舌下含服。较方便的是给以长效睾酮如庚酸睾酮或环戊丙酸睾酮，也可考虑同时给予绒毛膜促性腺激素。药物仅对男性化有一定帮助，但并不能改变女性型乳房，故对乳房肥大者，可将乳房内乳腺及脂肪组织切除之。