先天性睾丸發育不全的形成可能是卵細胞在成熟分裂過程中，性染色體不分離，形成含有兩個X的卵子，這種卵子若與Y精子相結合即形成47，XXY受精卵。如果生精細胞在成熟過程中第1次成熟分裂XY不分離，則形成XY精子，這種精子與X卵相結合也可形成47，XXY的受精卵。一般認為大多數47，XXY的形成係卵子在成熟分裂過程中性染色體不分離所引起。
迄今發現本病染色體核型約有30餘種。絕大多數患者的核型為47，XXY，占全部病例的80％。大約有15％患者為有2個或更多細胞係的嵌合體，其中較為多見的是46，XY/47，XXY(約占7％)及46，XY/48，XXXY嵌合型，前者的臨床表現較典型的47，XXY輕微。另有1％患者核型為46，XX/47，XXY，但表型與典型的先天性睾丸發育不全患者無異。還有一些具有典型臨床表現的患者的核型是46，XX。對這一奇怪現象的解釋是患者在胚胎發育中曾是嵌合體46，XX/47，XXY，不過XXY細胞係以後消失，或者後者比例極小，因而未被查出。
先天性睾丸發育不全患者性染色體為47，XXY，比正常男性多了1條X染色體。通常X性染色體數目愈多，則智力障礙愈嚴重，且常伴有一些軀幹畸形如齶裂、隱睾、斜頸等。同時需要同21-三體綜合征相鑒別，本病表現主要為有特殊的麵容，如馬鞍鼻、眼裂縮小、眼距增寬等表現，掌紋常呈通貫掌，小指缺乏一個指關節。由於患者通常有精子的畸形、異常，或者無精子，故可並發不孕不育症。
先天性睾丸發育不全患者在兒童期無異常，常於青春期或成年期時方出現異常。患者體型較高、下肢細長、皮膚細白、陰毛及胡須稀少、腋毛常常沒有，呈類閹體型。約半數患者兩側乳房肥大，外生殖器常呈正常男性樣，但陰莖較正常男性短小，兩側睾丸顯著縮小，多小於3cm，質地堅硬，性功能較差，精液中無精子。患者常因不育或性功能低下求治，智力發育正常或略低。
先天性睾丸發育不全的染色體畸形，以高齡婦女妊娠中機會為多，可參照遺傳病的有關預防措施：
1、禁止近親結婚，避免高齡妊娠
2、婚前檢查以期發現不應結婚的遺傳病或其他疾病
3、攜帶者的檢出通過群體普查、家係調查及係譜分析、實驗室檢查等手段確定是否為遺傳病，並確定遺傳方式等
4、遺傳谘詢：對有生育遺傳病子女風險的夫婦，幫助他們科學地並根據計劃生育的規定考慮生育計劃
5、產前診斷：是預防性優生學的一項重要措施
先天性睾丸發育不全患者在兒童期無異常，常於青春期或成年期時方出現異常，此病的臨床檢查通常如下。
1、血清睾酮(T)測定：多數病例降低。據統計，“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”型患者中幾乎全部降低。一般為輕度降低，嚴重降低者少見。
2、血清促卵泡激素(FSH)和黃體生成素(LH)測定：血清FSH水平均增高，與正常人無重疊。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”型患者中絕大多數增高。
3、血清雌二醇(E2)測定：多數病例增高，有男性乳房發育的患者增高較為明顯。
4、血清雄激素結合蛋白(ABP)測定：多數有不同程度的增高。
5、人絨毛膜促性腺激素(HCG)試驗：血清T對HCG刺激的反應降低或正常，多數為不同程度的降低。
6、促性腺激素釋放激素(GnRH)試驗：血清LH及FSH對GnRH刺激的反應往往呈過強反應。
7、性染色質檢查：口腔黏膜刮片檢查，凡具有2條或2條以上X染色體者染色質(Barr小體)為陽性。
8、精液檢查：本病多數患者無精子或少精子，但少數“46，XY/47，XXY”型的患者精液檢查基本正常。
9、染色體檢查：一般取外周血淋巴細胞進行染色體核型分型。
10、睾丸活組織檢查：典型組織學征象為曲細精管透明變性，生精細胞缺如或顯著減少，Leydig細胞增生，可呈假腺瘤樣或結節性增生。
患有先天性睾丸發育不全的男子應多吃海參，海參營養豐富，益腎補精力強，經常食用對男子精子稀少或缺乏常有佳效。用法為取100克海參煮湯，加調料於湯，將海參與湯同服食。患者也可用山藥燉百合。用法為取鮮山藥去皮250克，百合25克，加水燉至百合爛透，加入冰糖10克，分3次涼食。此方對男子精子稀少而屬明虛者尤為適宜。患者同時可經常服食羊、狗、牛等動物的外腎，包括其陰莖和睾丸，紅燒或白煮均可。
先天性睾丸發育不全患者長期補充男性激素以改善第二性征，但療效並不理想。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。較方便的是給以長效睾酮如庚酸睾酮或環戊丙酸睾酮，也可考慮同時給予絨毛膜促性腺激素。藥物僅對男性化有一定幫助，但並不能改變女性型乳房，故對乳房肥大者，可將乳房內乳腺及脂肪組織切除之。