理論に基づき、オスのラットで性的になるように条件付けすると、それまで中立的だった刺激に対する反応としてテストステロン値が上昇することが示されている。この反応は、交尾時に複数のオスが存在する場合に精子の競争を助ける陰茎反射（勃起や射精など）を働かせ、運動性の高い精子をより多く生産し、より高い確率で繁殖することを可能にする。
男性.
男性の場合、テストステロンのレベルが高くなるのは、性的活動の期間と関連している。
男性の交尾行動に影響を与えることが知られているホルモンであるテストステロンのレベルは、排卵期の女性と非排卵期の女性の体臭に曝されたか否かによって変化する。排卵期の女性の香りに曝された男性は、安定したテストステロン値を維持し、非排卵期の合図に曝された男性のテストステロン値よりも高い値を示した。男性は、女性のホルモンサイクルを重々承知している。このことは、と関連している可能性がある。男性は女性の排卵サイクルに対応して、女性が最も妊娠しやすい時期を感知するように適応しており、女性は最も妊娠しやすい時期に好ましい男性の交尾相手を探すというもので、どちらの行動もホルモンによって動かされていると考えられる。
女性.
アンドロゲンは、膣組織の生理機能を調節し、女性器の性的興奮に寄与していると考えられる。女性のテストステロンのレベルは、性交前対抱擁前、性交後対抱擁後で測定値が上昇する。テストステロンを投与すると、女性の性器の興奮にタイムラグが生じる。また、膣内の性的興奮が継続的に高まることで、性器の感覚や性欲行動が高まる可能性がある。
女性のテストステロンの基礎分泌量が高い場合、性的興奮度の上昇は高くなるが、テストステロンの増加量は小さくなることから、女性のテストステロン濃度には天井効果があると考えられる。また、性的思考は、女性の体内でテストステロン濃度を変化させるが、コルチゾール濃度は変化させない。また、ホルモン避妊薬は、性的思考に対するテストステロンの反応の変化に影響を与える可能性がある。