从顶部开始有由原纤维合成的轴丝直达尾部，它的结构和其他细胞的鞭毛及纤毛很相似。中央有二条原纤维，周围围以九对原纤维。中部除原纤维外还有四周连接成为螺旋状的线粒体构成的鞘，中部的线粒体是精子能量的中央供应站。尾部的轴丝为一个直接位于细胞膜下，由原纤维构成的鞘包裹，尾部的运动是由肌球蛋白纤维类似的蛋白质纤维收缩所致。严重的精子无力症或死精子症的病人，精子中可有纤维鞘缺失或其他缺陷。
通常是用光学显微镜观察精子的形态，因此必须将精液做成涂片，进行染色。一般采用巴氏染色法取精液一滴（约0.1毫升）于清洁玻片上，推成薄片（若精液中精子数较少的，应先将精液离心沉淀，取其沉淀物推成均匀薄片）。置室温或37℃烘箱中使之干燥，然后用95%的酒精进行固定处理后，再用苏木精、橘黄及ea36等染料进行染色。通过染色使精子头前部染为淡紫红色，有核的头后部染为深紫色，体及尾部为淡紫红色。若无条件进行以上特殊染色法，也可用一般革兰氏染液染色，精子头部染为紫红色，尾及其他部分淡红色。
在光学显微镜下正常精子可粗分为头、体、尾三部，头部呈扁平卵圆形，正面观呈卵圆形，侧面观呈梨形，长约4～5μm。尾长约55μm，近头端较粗
