La plupart des gens associent le développement sexuel aux changements qui surviennent à la puberté, alors que la sexualité débute dès de la conception, dans les trompes de Fallope, puis dans l'utérus au cours des semaines qui suivent.
Le sexe d'un individu est en effet déterminé au stade de la fécondation, lorsqu'un spermatozoïde pénètre dans l'ovule de la mère, associant les chromosomes des deux parents, et donnant une paire de chromosomes sexuels « XX » (embryon de sexe féminin) ou « XY » (embryon de sexe masculin).
Jusqu'à la sixième semaine, les embryons sont indifférenciés. Ils sont munis d'une paire de gonades identiques qui se transformeront soit en testicules, soit en ovaires.
Leur développement serait le fait d'un seul et unique gène du chromosome Y, le gène SRY (« région de détermination sexuelle du chromosome Y ») qui produit l'enzyme déclenchant le développement des testicules.
Le fœtus femelle, qui ne comporte pas ce gène, voit ses gonades se transformer en ovaires.
Outre les gonades, tous les embryons contiennent les précurseurs des organes génitaux mâles et femelles.
Au cours du troisième mois de grossesse, l'un de ces précurseurs se développe et l'autre s'atrophie, en fonction de la présence ou de l'absence d'hormones sécrétées par les testicules.
En l'absence de ces hormones, le fœtus se dote d'organes sexuels féminins.
En fait, les ovaires ne participent pas au développement de ces organes. Ainsi, les femmes atteintes du syndrome de Turner présentent des organes sexuels féminins en dépit d'une aplasie des ovaires.

Les testicules produisent deux hormones : la première empêche le développement de l'appareil génital féminin (canal de Mùller) et la seconde stimule celui de l'appareil génital masculin (canal de Wolff).
En présence de ces hormones, les structures de Wolff se transforment en épididyme, canaux déférents, vésicules séminales et prostate.
En leur absence, les canaux de Mùller donnent les pavillons, les trompes de Fallope, l'utérus et les deux tiers supérieurs du vagin.

Le développement des organes sexuels externes (pénis ou clitoris et scrotum ou lèvres vulvaires) est lui aussi déterminé par la présence ou l'absence d'hormones mâles.
Par ailleurs, les fœtus femelles exposés à des hormones mâles au cours des trois premiers mois de leur développement présentent des signes masculins.