Πολλές έρευνες συνδέουν την τεστοστερόνη με την ανδρική σεξουαλικότητα. Αυτές οι έρευνες υποδηλώνουν ότι η τεστοστερόνη γενικά επηρεάζει περισσότερο την ανδρική σεξουαλική επιθυμία (λίμπιντο) από ότι τη σεξουαλική λειτουργία. Επομένως, ένας άνδρας με χαμηλά επίπεδα τεστοστερόνης μπορεί να μην ενδιαφέρεται για τη σεξουαλική δραστηριότητα αλλά παρ’ όλ’ αυτά να είναι τελείως ικανός για στύση και οργασμό. Ωστόσο, η τεστοστερόνη επηρεάζει την ευαισθησία των γεννητικών οργάνων και άρα η έλλειψή της μπορεί να μειώσει τη σεξουαλική ευχαρίστηση. Επιπλέον, μερικοί άνδρες βιώνουν στυτική δυσλειτουργία που συσχετίζεται με έλλειμμα τεστοστερόνης.
Μία πηγή πληροφοριών για την επίδραση της τεστοστερόνης στην ανδρική σεξουαλική λειτουργία είναι οι μελέτες ανδρών που έχουν υποστεί ευνουχισμό. Αυτή η επέμβαση, που ονομάζεται ορχεκτομή, περιλαμβάνει την αφαίρεση των όρχεων, και μερικές φορές διεξάγεται ως ιατρική θεραπεία για ασθένειες όπως o καρκίνος του προστάτη. Κάποιες μελέτες αναφέρουν ότι οι χειρουργικά ευνουχισμένοι άνδρες βιώνουν σημαντική μείωση του σεξουαλικού ενδιαφέροντος και δραστηριότητας εντός του πρώτου χρόνου μετά την επέμβαση. Άλλοι ερευνητές έχουν καταγράψει περιστατικά στα οποία η σεξουαλική επιθυμία και λειτουργία συνεχίζεται για τουλάχιστον 30 χρόνια μετά την ορχεκτομή, χωρίς συμπληρωματική χορήγηση τεστοστερόνης. Ωστόσο, ακόμα και όταν η σεξουαλική συμπεριφορά επιμένει μετά την ορχεκτομή, τα επίπεδα σεξουαλικού ενδιαφέροντος και δραστηριότητας γενικά μειώνονται, συχνά δραματικά. Το γεγονός ότι αυτή η μείωση συμβαίνει τόσο συχνά υποδηλώνει ότι η τεστοστερόνη είναι σημαντικό βιολογικό συστατικό της σεξουαλικής επιθυμίας.
Μία δεύτερη γραμμή έρευνας που εξετάζει τη σύνδεση μεταξύ των ορμονών και της ανδρικής σεξουαλικής λειτουργίας αφορά τα φάρμακα που μπλοκάρουν τα ανδρογόνα. Μία κατηγορία φαρμάκων που είναι γνωστά ως αντιανδρογόνα έχουν χρησιμοποιηθεί στην Ευρώπη και την Αμερική για τη θεραπεία σεξουαλικών παραβατών καθώς και σε ορισμένες ιατρικές καταστάσεις (π.χ. καρκίνος του προστάτη). Τα αντιανδρογόνα μειώνουν δραστικά την ποσότητα της τεστοστερόνης που κυκλοφορεί στο αίμα. Ένα από αυτά τα φάρμακα, του οποίου η εμπορική ονομασία είναι Depo-Provera, έχει γίνει αντικείμενο μεγάλης προσοχής στις ΗΠΑ. Αρκετές μελέτες έχουν βρει ότι το φάρμακο αυτό καθώς και άλλα αντιανδρογόνα είναι συχνά αποτελεσματικά στη μείωση και του σεξουαλικού ενδιαφέροντος και της σεξουαλικής δραστηριότητας στους άνδρες (και στις γυναίκες). Ωστόσο, η αλλαγή στα επίπεδα τεστοστερόνης δεν αποτελεί εντελώς αποτελεσματική θεραπεία για τους σεξουαλικούς παραβάτες, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις όπου η σεξουαλική επίθεση πηγάζει από μη σεξουαλικά κίνητρα, όπως θυμός ή επιθυμία για άσκηση εξουσίας και έλεγχου.
Μία τρίτη πηγή δεδομένων που συνδέουν την τεστοστερόνη με τα σεξουαλικά κίνητρα στους άνδρες είναι η έρευνα για τον υπογοναδισμό, μία κατάσταση ελλείμματος τεστοστερόνης που απορρέει από ορισμένες νόσους του ενδοκρινικού συστήματος. Αν αυτή η κατάσταση συμβεί πριν την εφηβεία, η ωρίμαση των πρωτεύοντων και δευτερεύοντων χαρακτηριστικών του φύλου καθυστερεί, και το άτομο μπορεί να μην αναπτύξει ποτέ ενεργό σεξουαλικό ενδιαφέρον. Τα αποτελέσματα ποικίλουν περισσότερο αν το έλλειμμα τεστοστερόνης συμβεί στην ενήλικη ζωή. Εκτεταμένες μελέτες υπογοναδικών ανδρών παρέχουν ισχυρά στοιχεία ότι η τεστοστερόνη παίζει σημαντικό ρόλο στην ανδρική σεξουαλική επιθυμία. Για παράδειγμα, υπογοναδικοί άνδρες που λαμβάνουν ορμονικές θεραπείες υποκατάστασης τεστοστερόνης συχνά βιώνουν επιστροφή του φυσιολογικού σεξουαλικού ενδιαφέροντος και δραστηριότητας.
