胎儿性别发育是在受精卵形成之后便已开始，但其实际性别分化发生的关键时期是在受孕后经过约6周左右的时间，即在孕周5～7左右。通过特定的生物化学反应、基因和激素作用，相应的性染色体和性腺开始发挥作用，使得胚胎在进一步发展的过程中形成相应的性别特征。
到了孕周12左右，胎儿的性别已经比较明显地表现出来，可以通过B超等手段进一步确认性别。此前，胎儿性别的鉴定一般比较困难。在孕周7～8之后，从胎盘或羊水中提取少量的胎儿DNA，可以进行性别基因的筛查，但这种方法需要诊断技术的精细和敏感度的高。
在胎儿的性别发育过程中，男女胎儿的发育有诸多不同之处。男胎儿的性腺在孕6周左右开始制造睾丸激素，进一步促使其体内的睾酮激素水平在孕周13～14左右大幅上升，这时男胎的性特征开始显现，其生殖器官、外貌等方面也开始有所区别。
女胎儿则不同，其性别特征的形成需要胎儿内源性激素的影响导致他们的性腺发育出卵巢。在孕12周左右，女胎儿的生殖器官就开始出现相应的特征，在未来的发育过程中也会和男孩相比有所不同。
总体而言，胎儿性别的发育经历了一个相对复杂和先进的生物化学和生理过程，其关键的时间点是在孕周5～7之间。但胎儿性别的确诊一般需要等到孕周12左右才会变得比较明确。
