睾丸炎细菌性睾丸炎，其感染途径可有血行性、淋巴性和直接蔓延3种。其中多由于下行性，通过输精管、附睾感染蔓延到睾丸引起附睾、睾丸的同时感染。常见致病菌是大肠杆菌、粪链球菌、葡萄球菌、链球菌和铜绿假单胞菌等。细菌感染时，睾丸实质的炎性肿胀由于受到致密坚韧的睾丸白膜的限制，睾丸内张力明显增高使睾丸供血受损，致使一方面精曲小管上皮受损;另一方面促进了睾丸脓肿的形成和继发性睾丸萎缩。
病毒性睾丸炎可由柯萨奇病毒、虫媒病毒引起，但最常见的致病微生物是副黏液病毒。副黏液病毒经呼吸道传播，引起流行性腮腺炎，病毒通过尿液排出，通过输精管致睾丸发炎，青春期时患腮腺炎患者中的20%并发睾丸炎，其中约1/4为双侧睾丸炎。
