Su membrana apical presenta también gran cantidad de pliegues que se proyectan hacia la luz de los túbulos seminíferos. Estas células tienen un núcleo de ubicación basal con un gran nucleolo central (21-4e). En el citoplasma se ha demostrado la presencia de estructuras cristaloides de Charcot-Bottcher, cuya estructura y función no se han identificado hasta el momento.

La ultraestructura revela que el citoplasma de las células de Sertoli está repleto de retículo endoplasmático liso, pero tienen poco retículo endoplasmático rugoso. Tienen también gran cantidad de mitocondrias, un bien desarrollado aparato de Golgi y numerosas vesículas que corresponden al complejo endolisosomal. El citoesqueleto es muy abundante, lo que indica que la función de esta célula consiste en brindar sostén estructural para el desarrollo de los gametos.

Las membranas laterales contiguas de las células de Sertoli forman uniones ocluyentes entre ellas, y subdividen a los túbulos seminíferos en dos compartimentos concéntricos (21-4e y 21-5t).

El compartimento basal es más delgado y está ubicado basalmente en relación con las uniones ocluyentes y rodeado por una zona más amplia, el compartimento luminal. Estas zónulas ocluyentes (zonulae occludens) establecen una barrera hematotesticular que aisla el compartimiento luminal de las influencias del tejido conectivo cercano, y protege por tanto a los gametos en desarrollo contra el sistema inmunológico. Como la gametogénesis se inicia después de la pubertad, el sistema inmunológico podría considerar "extrañas" a las nuevas células germinales diferenciadas. Si no fuera por la barrera aislante establecida por las zónulas ocluyentes de las células de Sertoli, se podría montar una reación inmunológica en contra de los gametos.

Las células de sertoli tienen las siguientes funciones:

• Sostén nutricional y físico de las células germinales en desarrollo
• Fagocitosis del citoplasma eliminado durante la espermiogénesis
• Establecimiento de una barrera hematotesticular mediante formación de zónulas ocluyentes entre las células de Sertoli vecinas.
• Síntesis y liberación de la proteína fijadora de andrógenos (ABP), macromolécula que facilita el aumento de la concentración de testosterona en los túbulos seminíferos adheriéndola a ella e impidiendo su salida del túbulo.
• Síntesis y liberación de la hormona antimulleriana, la cual suprime la formación del conducto mulleriano y establece la masculinidad del embrión.
• Síntesis y secreción de inhibina, hormona que inhibe la liberación de la hormona folículo estimulante por la hipófisis anterior.
• Secreción de un medio rico en fructuosa para nutrir y facilitar el transporte de los espermatozoides hacia los conductos genitales.
• Síntesis y secreción de transferrina testicular, apoproteína que acepta hierro de la transferrina sérica y lo lleva a los gametos en proceso de maduración.