1、睾丸温度增高：精索静脉曲张时，由于睾丸缺乏良好的静脉回流，造成睾丸温度升高，而精子的发生与成长，都需要特定的温度环境。睾丸温度的升高，影响了精子的生成及成长。

　　2、精索静脉内压力升高：精索静脉曲张时，睾丸周围的静脉丛血液淤滞，静脉压升高，妨碍睾丸的新陈代谢。

　　3、睾丸局部缺氧与代谢废物蓄积：精索静脉曲张时，精索内静脉和精索静脉丛血液淤积，静脉血液回流受阻，影响了睾丸的血液循环，导致睾丸组织内缺氧和CO2、乳酸等代谢废物蓄积，干扰了睾丸的正常代谢，影响了精子的生成。

　　4、肾上腺和肾静脉内的物质反流：精索静脉曲张时，左肾静脉的血液向左精索内静脉逆流。将肾上腺的代谢产物，如皮质醇、儿茶酚胺、前列腺素以及毒性代谢产物5-羟色胺等都会逆流进入睾丸而影响睾丸组织并杀伤精子，严重影响精子的活动力。

　　5、睾丸内分泌障碍：精索静脉曲张可损害睾丸间质细胞，影响睾酮的分泌。即使有生育功能的精索静脉曲张患者，也可能有轻度的睾丸损伤。

　　6、病理学变化：病理检查发现精索内静脉内膜的内皮细胞变性，平滑肌细胞严重空泡变性，肌层明显增生肥厚，血管增殖并形成多腔血管结构，辨膜严重机化等。其中多腔血管结构、瓣膜严重机化为精索静脉曲张性不育的特征性变化。

　　7、睾丸的血流动力学改变：精索静脉曲张所致的曲细精管病变为双侧性的，病变与曲细精管交错存在，精子生成受损。

　　8、免疫反应与不育：精索静脉曲张所引起的一系列病理生理变化可改变机体的免疫支持功能。精索静脉曲张不育者外周血和精液中存在有抗精子抗体，抗精子抗体进入睾丸或附睾，可干扰生精和精子的成熟过程，使精子数目减少，抗体也可粘附在精子膜上，引起精子的形态和功能异常。