No sexo masculino, o teste é solicitado junto com dosagens de FSH e LH, quando a puberdade é tardia ou demora a se desenvolver. Embora haja diferenças individuais quanto à idade de início da puberdade, geralmente em torno dos dez anos de idade já se observam manifestações hormonais e físicas do início da puberdade no sexo masculino. Alguns sintomas de puberdade tardia:
- Atraso no desenvolvimento da massa muscular.
- Ausência de engrossamento da voz ou de crescimento de pelos corporais.
- Crescimento lento ou tardio dos testículos e do pênis.
É possível haver atraso quando os testículos não produzem testosterona suficiente ou se a hipófise não produz LH suficiente. O teste também pode ser feito se um jovem estiver com sinais de puberdade muito precoce com características sexuais secundárias evidentes. Dentre as causas de puberdade precoce masculina causada por aumento de testosterona estão diversos tumores e hiperplasia suprarrenal congênita.
Nos homens adultos é possível fazer o exame quando há suspeita de andropausa. Outros sinais são ausência de barba e pêlos corporais, redução da massa muscular e desenvolvimento de tecido mamário (ginecomastia).
No sexo feminino, o teste de testosterona pode ser solicitado quando a paciente se apresenta com ciclos menstruais irregulares ou ausentes (amenorreia), dificuldade para engravidar ou com características sexuais secundárias masculinas, como pelos em face e tronco, calvície de padrão masculino e engrossamento da voz. Os níveis de testosterona podem aumentar em razão de tumores que se desenvolvem em ovário ou na suprarrenal, ou devido a outras condições como a Síndrome do Ovário Policístico (SOPC).