Forskare som bedömer resultaten av närmare 200 studier säger att antalet spermier bland män från Nordamerika, Europa, Australien och Nya Zeeland verkar ha halverats på mindre än 40 år.
Vissa experter är skeptiska till resultaten från Human Reproduction Update.
Men huvudforskaren dr Hagai Levine sa att han var "mycket orolig" för vad som kan hända i framtiden.
I utvärderingen, som är en av de största som någonsin genomförts, samlas resultaten från 185 studier mellan 1973 och 2011.
Doktor Levine, en epidemiolog, sade till BBC att om trenden fortsatte skulle människor bli utrotade.
"Om vi inte kommer att ändra hur vi lever och miljön och de kemikalier som vi utsätts för, Jag är mycket orolig för vad som kommer att hända i framtiden," sade han.
"Till slut kan vi ha ett problem, och med reproduktion i allmänhet, och det kan vara utrotningen av den mänskliga arten."
Forskare som inte deltar i undersökningen har lovordat forskningens kvalitet, men säger att det kan vara för tidigt att komma fram till en sådan slutsats.
Doktor Levine, vid det hebreiska universitetet i Jerusalem, fann en minskning av spermiekoncentrationen med 52,4 procent och en minskning med 59,3 procent av det totala antalet spermier hos män från Nordamerika, Europa, Australien och Nya Zeeland.
Studien visar också att nedgången bland män som bor i dessa länder fortsätter och möjligen till och med ökar.
Däremot sågs ingen betydande nedgång i Sydamerika, Asien och Afrika, men forskarna påpekar att det har gjorts mycket färre studier på dessa kontinenter. Men dr Levine är bekymrad över att så småningom kan antalet spermier också minska på dessa platser.
Många tidigare studier har indikerat liknande kraftiga minskningar av antalet spermier i utvecklade ekonomier, men skeptiker säger att en stor del av dem har varit bristfälliga.
Några har undersökt ett relativt litet antal män, eller inkluderade endast män som går på fertilitetskliniker och är i alla fall mer benägna att ha låga spermier.
Det finns också farhågor för att studier som hävdar att antalet spermier minskar är mer benägna att publiceras i vetenskapliga tidskrifter än de som inte gör det.
En annan svårighet är att tidiga metoder för att räkna spermier kan ha överskattat den sanna räkningen.
Tillsammans kan dessa faktorer ha skapat en falsk syn på fallande spermier.
Men forskarna hävdar att de har redovisat några av dessa brister, vilket lämnar vissa tvivlare, såsom Prof Allan Pacey vid Sheffield University, mindre skeptiska.
Han sa: "Jag har aldrig varit särskilt övertygad av de många studier som publicerats hittills hävdar att mänskliga spermier har minskat under den senaste tiden."
"Men studien idag av Dr Levine och hans kollegor handlar rakt på sak med många av bristerna i tidigare studier."
Men Prof Pacey anser att även om den nya studien har minskat risken för fel så tar den inte bort dem helt och hållet. Så, säger han, resultaten bör behandlas med försiktighet.
– Debatten har ännu inte lösts och det finns uppenbarligen mycket arbete kvar att göra.
"Men dokumentet utgör ett steg framåt när det gäller tydligheten i de uppgifter som i slutändan skulle kunna göra det möjligt för oss att definiera bättre studier för att undersöka denna fråga."
Det finns inga tydliga bevis för orsaken till denna uppenbara minskning. Men det har förknippats med exponering för kemikalier som används i bekämpningsmedel och plaster, fetma, rökning, stress, kost och till och med titta på för mycket TV.
Doktor Levine säger att det finns ett akut behov av att ta reda på varför antalet spermier minskar och att hitta sätt att vända trenden.
"Vi måste vidta åtgärder - till exempel bättre reglering av kemikalier framställda av människor - och vi måste fortsätta våra insatser för att bekämpa rökning och fetma."
Följ Pallab på Twitter
Människor kan dö ut om antalet spermier hos män fortsätter att minska i nuvarande takt, har en läkare varnat.