Morfologia tarkoittaa yksinkertaisesti biologisen kokonaisuuden ulkonäköä ja rakennetta. Siten siittiöiden morfologia on siis tutkimus siitä, miltä siittiöt näyttävät mikroskoopilla. Epäterveellisen näköiset siittiöt voivat heikentyä, joten morfologiset tiedot voivat auttaa tunnistamaan hedelmällisyysongelmia.
Normaalissa siittiössä on kolme perusosaa. Häntä työntää siittiötä, antaa sen liikkua, ja jos se on onnekas, pääsee munaan. Keskiosa kiinnittää pään häntään. Pään sisällä on geneettistä materiaalia, joka tarvitaan antamaan hedelmöittyneelle munalle puolet kromosomeista alkion muodostamiseksi.
Ihmisen siittiöillä on normaalisti pitkä, ohut häntä, ohut keskiosa ja soikea pää. Tämä on optimaalinen siittiöiden morfologia liikkuakseen miehen kivesten, emättimen liman ja naisen lisääntymisjärjestelmän läpi. Hännän ja pään muodon tuottama voima auttaa myös voittaneita siittiöitä vääntelemään munasoluun hedelmöitystä varten.
Jos siittiöllä ei ole tätä optimaalista muotoa, se voi olla epäedullisessa asemassa, kun se suorittaa perustehtävänsä päästä munaan. Siksi hedelmällisyysasiantuntijat tutkivat asiakkaan tuoreita siittiöitä. Terveillä miehillä voi olla useita epänormaalin muotoisia siittiöitä yhdessä siemensyöksyssä, mutta niin kauan kuin on olemassa oikean morfologian omaavia siittiöitä, kyky synnyttää lapsi ei vaikuta.
Hedelmällisyysongelmia voi syntyä, kun suurin osa näytteessä olevista siittiöistä on epänormaalin muotoisia. Jokainen siittiön osa voi olla epänormaali. Esimerkiksi pää voi olla epätavallisen suuri tai sen muotoinen. Siittiössä voi jopa olla useampi kuin yksi pää. Keskikappale voi olla epänormaalin muotoinen, ja häntä voi olla kiertynyt tai voimakas mutka. Yhdessä siittiössä voi olla myös kaksi häntää. Kuolleet siittiöt näyttävät erilaisilta tahran levittämisen jälkeen, koska tahra pääsee vain kuolleisiin soluihin.
Epänormaalit siittiöt voivat johtua vakavasta tuotannon ongelmasta tai ne voivat johtua tuotannon jälkeisistä vaurioista. Pysyvät tilat eivät yleensä ole hoidettavissa, mutta tilapäiset siittiöiden morfologian ongelmat voidaan ratkaista hoitamalla taustalla olevaa sairautta. Esimerkkejä mahdollisista hoidettavista tiloista ovat huumeiden käyttö, infektiot tai verenkiertohäiriöt kiveksissä.
Siittiöiden morfologian lisäksi tyypillisessä hedelmällisyystutkimuksessa arvioidaan kuinka hyvin siittiöt voivat liikkua, mitä kutsutaan myös teknisesti liikkuvuudeksi. Analyytikko tarkistaa myös kuinka monta siittiötä on näytteessä verrattuna normaaliin tasoon. Vaikka yhdessä näytteessä olisi merkittävä ongelma siittiöiden epänormaalista morfologiasta, muutaman viikon kuluttua toisessa testissä voi olla tulos normaalin rajoissa.