Dưới kính hiển vi quang học, hình dáng tế bào Sertoli khó xác định, vì có rất nhiều phần bào tương bao xung quanh các tế bào dòng tinh, nhân nằm gần màng đáy. Dưới kính hiển vi điện tử, hình dáng cơ bản của tế bào Sertoli có hình trụ. Ở các mặt bên tế bào, màng tế bào có những chỗ lõm vào bào tương để tạo ra những khoảng trống chứa tế bào dòng tinh. Nhìn trên thiết đồ, các tế bào Sertoli trông có vẻ có những nhánh bào tương ôm lấy các tế bào dòng tinh. Xen giữa hai tế bào dòng tinh nằm giáp nhau có một khoảng gian bào hẹp và có thể liên kết, vùng dính hay dải bịt. Trong bào tương sát với màng tế bào có những ống dài thuộc hệ thống lưới nội bào không hạt xếp song song với nhau và với màng tế bào tạo thành 1-2 hàng và ngăn cách với màng tế bào bởi cấu trúc sợi.
