Testosterona é o andrógeno mais abundante secretado pelas células de Leydig. Testosterona é tanto um hormônio quanto um pró-hormônio que pode ser convertido em um outro potente androgênio (dihidrotestosterona) e um hormônio estrogênio (estradiol). A conversão em DHT ocorre em tecidos contendo a 5 alfa-redutase, enquanto a conversão em estradiol ocorre em tecidos contendo a aromatase. A secreção da testosterona e primariamente dependente da estimulação das células Leydig pelo LH que, por sua vez, depende da estimulação da hipofise pelo hormônio hipotalâmico liberador de gonadotropina (GnRH). A testosterona faz parte do mecanismo clássico de feedback do LH sérico. Testosterona tem uma variação diurna com picos séricos máximos entre 04:00-08:00 e mínimos entre 16:00-20:00. A testosterona circula no plasma ligada a SHBG (65%) e albumina (30 a 32%). Aproximadamente 1 a 4% da testosterona no plasma esta livre. Encontra-se aumentada na puberdade precoce (masculina), resistência androgênica, testotoxicose, hiperplasia adrenal congênita, síndrome dos ovários policísticos, tumores ovarianos, tumores adrenais. Sua concentração pode estar reduzida no atraso puberal (masculino), deficiência de gonadotropina, defeitos testiculares e doenças sistêmicas