Las causas pretesticulares, o problemas del sistema de regulación hormonal, son responsables de aproximadamente el 10% de los casos de infertilidad masculina. El cerebro tiene una importante función en las hormonas que regulan la producción de espermatozoides en los testículos.

Este proceso se inicia en una parte del cerebro llamada hipotálamo, el cual libera una sustancia conocida como hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH), que estimula a la hipófisis (glándula maestra que se encuentra en la base del cerebro) a secretar otras dos hormonas: la Folículo Estimulante (FSH) y la Luteínizante (LH), que son las mismas en hombres y mujeres. En la mujer estimulan los ovarios y dan lugar a la ovulación, mientras que en el varón estimulan los testículos para producir testosterona y llevar a cabo la producción de espermatozoides (espermatogénesis).

Las enfermedades que afectan al hipotálamo o a la hipófisis — en la producción, mecanismo de regulación y liberación de estas hormonas — resultan en baja producción espermática (oligozoospermia), o en la no-producción (azoospermia) de espermatozoides. A esta condición hormonal se le conoce como hipogonadismo hipogonadotrófico, que es una falla gonadal o del testículo por falta de estimulo hormonal, pero que por lo general, sobretodo en pacientes oligozoospermicos, se tiene buena respuesta y posibilidades de resolverse mediante terapias de reemplazo hormonal.