Το σπερματοζωάριο είναι το αρσενικό σεξουαλικό κύτταρο ή γαμέτης που γονιμοποιεί το θηλυκό ωάριο ή ωάριο σε οργανισμούς που αναπαράγονται σεξουαλικά, συμπεριλαμβανομένων όλων των ζώων και ορισμένων φυτών. Σε αντίθεση με τα περισσότερα κύτταρα που αποτελούν πολυκύτταρους οργανισμούς, τα σπερματοζωάρια αποτελούνται από ένα κεφάλι και τουλάχιστον ένα μαστίγιο ή ουρά, το οποίο τους επιτρέπει να κινούνται ανεξάρτητα. Το κεφάλι περιέχει πολύ λίγο κυτταρόπλασμα σε σύγκριση με άλλα κύτταρα και φέρει πολύ πυκνά συσκευασμένα χρωμοσώματα μέσα στον πυρήνα. Όπως όλα τα σεξουαλικά κύτταρα, τα σπερματοζωάρια είναι απλοειδή, που περιέχουν μόνο το μισό αριθμό των τυπικών χρωμοσωμάτων του είδους.
Στα θηλαστικά, η σπερματογένεση ξεκινά στα ημιφάγα κυστίδια των όρχεων του αρσενικού. Παρουσία των υψηλών συγκεντρώσεων τεστοστερόνης, που αρχίζουν να εμφανίζονται στην εφηβεία, τα πρωτογενή σπερματοκύτταρα ωριμάζουν και χωρίζονται σε δευτερογενή σπερματοκύτταρα. Τα προκύπτοντα κύτταρα χωρίζονται σε 2 ανώριμα σπερματοζωάρια που ονομάζονται σπερματοειδή, καθένα από τα οποία θα γίνει ένα ώριμο σπερματοζωάριο.
Το σπερματικό υγρό ή το σπέρμα παρέχει το ζεστό, υγρό περιβάλλον που απαιτούνται για την επιβίωση των σπερματοζωαρίων και ένα μέσο μέσω του οποίου μπορούν να κινηθούν εύκολα. Προστατεύει επίσης τα κύτταρα και βοηθά στον έλεγχο της ταχύτητας με την οποία κινούνται. Η ενέργεια που απαιτείται για την κίνηση του μαστιγίου ή της μαστίγιας με την οποία η ουρά προωθεί κάθε σπερματοζωάριο μέσω του σπερματικού υγρού παρέχεται από μικρές κυτταρικές δομές που ονομάζονται μιτοχόνδρια και περιβάλλουν το άνω τμήμα της ουράς.
Για να συμβεί η γονιμοποίηση και η αναπαραγωγή, τα σπερματοζωάρια πρέπει να μεταφερθούν από το αρσενικό στο θηλυκό μέσω του κόλπου ή της κλοάκας, όπου οι γλυκοπρωτεΐνες στην κυτταρική επιφάνεια εμποδίζουν τα σπερματοζωάρια να προσβληθούν από το ανοσοποιητικό σύστημα της γυναίκας. Τα σπέρματα ταξιδεύουν μέσω της γυναικείας αναπαραγωγικής οδού, όπου ένα από αυτά διεισδύει στο προστατευτικό εξωτερικό στρώμα του ωαρίου. Οι ειδικοί ειδικοί υποδοχείς στην επιφάνεια τόσο του ωαρίου όσο και των σπερματοζωαρίων διασφαλίζουν ότι τα σπερματοζωάρια ενός είδους είναι γενικά ικανά να γονιμοποιήσουν μόνο ωάρια από το ίδιο είδος.
Μέσα στην κυτταρική μεμβράνη που περικλείει το κεφάλι και καλύπτει μεγάλο μέρος της περιοχής κάτω, υπάρχει ένα εσωτερικό στρώμα που ονομάζεται ακρόσωμα, το οποίο παίζει σημαντικό ρόλο στη γονιμοποίηση. Η διείσδυση του ωαρίου συμβαίνει όταν το ακρόσωμα του διεισδυτικού σπερματοζωαρίου προεξέχει μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, αντιδρώντας και αποδυναμώνοντας το εξωτερικό στρώμα του ωαρίου. Καθώς αυτή η ακροσωμική αντίδραση εξελίσσεται, η κεφαλή του σπερματοζωαρίου συγχωνεύεται με την κυτταρική μεμβράνη του ωαρίου και απελευθερώνει το περιεχόμενό του στο ωάριο. Οι πυρήνες του σπέρματος και του ωαρίου συγχωνεύονται, με αποτέλεσμα ένα ζυγωτό από το οποίο αναπτύσσεται ένας νέος οργανισμός του ίδιου είδους.