Гаметогенеза (gametogenesis) – процес на образуване на специализирани зрели полови клетки (вж. гамети). Извършва се в половите жлези – семенници (тестиси) и яйчници.

В зависимост от вида на получените гамети, гаметогенезата е сперматогенеза (вж.) – образуват се сперматозоиди, и овогенеза (вж.) – образуват се яйцеклетки. В процеса на гаметогенеза се различават 4 фази: размножаване, растеж, зреене и формирование. Във фазата на размножаване в резултат на бързи митотични деления броят на първичните полови клетки (гонии) се увеличава, но размерите им намаляват. През фазата на растеж в клетките (гаметоцити 1 ред) се извършват усилени синтетични процеси и те нарастват. През фаза зреене се извършва мейоза: след първото мейотично (редукционо) делене се образуват гаметоцити 2 ред, а след второто делене на мейозата – яйцеклетки и сперматиди. През фазата на формиране (характерна само сперматогенезата) от сперматидите се  образуват сперматозоиди.

Различия между сперматогенеза и овогенеза:

1. В резултат на овогенезата от една първична полова клетка се образува една яйцеклетка, а при сперматогенезата от една първична полова клетка се образуват четири сперматозоиди.
2. При овогенезата периодът на нарастване е много продължителен и интензивен, в резултат на което в клетката се натрупва хранителна материя (вж. вителогенеза), необходима за изхранване на бъдещия зародиш.
3. При сперматогенезата има допълнителна фаза (фаза на формиране).

Фиг. 1. Гаметогенеза