精索静脉曲张时由于精索静脉内血液淤滞，可以引起阴、囊内温度增高，睾丸温度可升高1℃～2℃，温度持续长期增高，可影响睾丸产生精子，导致无精子症和少精子症;附睾也不利于使精子成熟。但精子生成障碍主要发生在初级精母细胞和精细胞阶段。
血液淤滞，精索静脉内压力增高，氧和营养物质缺乏，影响代谢产物的清除，从而影响精子发生和成熟。
左侧精索静脉曲张时血液返流，将肾上腺和肾产生的物质如类固醇、儿茶酚胺、5 - 羟色胺、前列腺素等带到睾、丸。5-羟色胺是毒素之一，对睾丸产生毒性作用，前列腺素使睾丸血液循环减少，增加附睾收缩，不利于精子成熟，并影响精子的活动力。
精索静脉曲张损害睾丸的间质细胞，减少了睾酮分泌，外周血睾酮含量也减少，而血促卵胞生成激素(FSH)及间质细胞刺激素(ICSH)增高，内分泌紊乱，以至干扰了精子的发生和成熟。