參與精子發生周期的精原細胞經過生長、體積增加而發育形成的精母細胞。剛形成的初級精母細胞，有一個較大的圓形核，染色質顆粒著色深。隨著細胞體積的逐漸增大，完成DNA的復制和有關蛋白質的合成，即染色體進行了一次復制。
此后，初級精母細胞開始進入減數第一次分裂，在這期間內染色體發生一系列動態變化，減數第一次分裂前期，細胞內的同源染色體聯會形成四分體，同源染色體間的非姐妹染色單體之間發生交叉，互換一部分基因。減數第一次分裂中期同源染色體著絲點對稱排列在赤道板上。減數第一次分裂后期同源染色體隨紡錘絲牽引向細胞兩極移動，同源染色體間彼此分離，非同源染色體自由組合。隨后細胞膜向內凹陷，一個初級精母細胞分裂為兩個次級精母細胞。
初級精母細胞，在精原細胞內側，約有2—3層，多為圓形大細胞，常有分裂相，染色體密集成團。該分裂相為第一次成熟分裂。