Cho đến tuần thứ sáu bộ phận sinh dục nam và nữ đều giống nhau nhưng sau đó có sự phát triển, biệt hóa. Vào tuần thứ 8, ở bào thai nam, tế bào Leydig của tinh hoàn hoạt động tiết ra testosterone, gây nam hóa bào thai, tạo ống dẫn tinh, mào tinh, túi chứa tinh, phát triển dương vật, đồng thời làm tinh hoàn di chuyển từ ổ bụng xuống bìu. Trong khi đó, vào tuần lễ thứ 10 bào thai nữ thì phát triển buồng trứng. Các tế bào trứng có mặt vào tháng thứ 4 và đạt tới con số 7 triệu vào tháng thứ 5. Khi sinh ra, buồng trứng còn khoảng 1 triệu tế bào trứng hoạt động, đến khi có kinh chỉ còn khoảng nửa triệu. Hormon chủ yếu của buồng trứng là estrogen.
Sự khác nhau trong tiến trình phát triển đó diễn ra ở bộ não, cơ quan sinh dục ngày nay được nghiên cứu sâu thêm.
Theo GS Brizendine (trong Female Brain): Ngay trong bụng mẹ não bộ thai nhi nam và nữ đã có sự phát triển theo hướng khác nhau. Trong 8 tuần đầu, tất cả mọi phôi thai đều có não bộ giống cái. Ngay sau đó, trong não bộ, trên các phôi giống đực, testosterone bắt đầu tác động, tiêu diệt tế bào đảm nhiệm vai trò thông tin, mở rộng trung tâm điều khiển tính “hung hãn” và “ham muốn tình dục”. Trong khi đó, trên các phôi giống cái, các tế bào của trung tâm thông tin liên lạc vẫn hoạt động bình thường. Khi chào đời, trong não bộ của các bé gái số lượng tế bào phục vụ cho công việc thông tin liên lạc, phân tích tình cảm ký ức nhiều hơn 11% so với bé trai. Có thể vì lý do này mà sau 3 tháng đầu, năng lực thiết lập mối quan hệ thị giác với sự nhận biết người thân của bé gái tăng lên 400% trong khi bé trai thì giậm chân tại chỗ, còn khi lớn hơn nữa thì mỗi ngày nữ cần dùng tới 20.000 từ còn nam chỉ dùng 7.000 từ trong giao tiếp. Dù là nam hay nữ thì testoteron cũng là động lực cho tính “hung hãn” và “ham muốn tình dục”. Ở người trưởng thành, nồng độ testoteron trong huyết tương nữ chỉ 15-17 nanogam/dexilit, trong khi ở nam lại đến 260-1000 nanogam/dexilit. Điều này làm cho nam có tính “sex” nhiều hơn nữ. Trong khi đó, sự phát triển estrogen ở nữ làm cho sự dậy thì xảy ra sớm so với nam. Khi có kinh nguyệt, sự ham muốn tình dục ở nữ lại còn lệ thuộc theo chu kỳ.
Theo TS. Roger Gorski (trường y khoa UCLA Mỹ): Có một sự khác biệt trong não nam và nữ ở cụm tế bào có cấu trúc gọi là SDN trong vùng não điều hòa thân nhiệt, đói, khát (hypothalamus).