精索靜脈曲張使睪丸發(fā)生病理改變。生精小管生精上皮出現(xiàn)脫層，精母細(xì)胞及精細(xì)胞排列紊亂，進(jìn)行性減少。在嚴(yán)重病例，精原細(xì)胞喪失，僅殘留支持細(xì)胞，并可見多核巨細(xì)胞。生精小管管壁玻璃樣變，管腔收縮，間質(zhì)內(nèi)一部分Leydig細(xì)胞蛻變，另一部分，血管有硬化改變。精子數(shù)目減少，尖頭精子、無定形或不成熟精子增加。

精索靜脈曲張病人的周圍血中卵泡刺激素、黃體生成素含量與正常人比較無顯著差異;周圍血、精索靜脈血及睪丸組織中睪酮含量正常，但精索靜脈曲張明顯者，血中睪酮水平可能降低;曲張靜脈血中O2分壓及CO2分壓及皮質(zhì)醇濃度正常，但兒茶酚胺、五羥色胺、前列腺素PGE和PGF含量增加，可影響睪丸血運(yùn)，引起不成熟精子過早脫落或不利于精子在附睪內(nèi)成熟。

對于陰囊溫度增高引起不育意見也不一致，有人測得精索靜脈曲張病人陰囊溫度較正常人者僅增高0.6℃，但一側(cè)陰囊溫度升高也難以解釋對側(cè)睪丸的損害。