第一：改变男性性腺轴，从而影响男性生殖功能
人体内存在一个性腺轴：下丘脑-垂体-性腺轴。该性腺轴的正常运行可保证男性生殖系统功能正常。体重正常的男性体内该性腺轴功能良好，而肥胖者体内的性腺轴功能失调从而导致男性性激素水平异常。例如：肥胖症患者的瘦素水平偏高。瘦素是由脂肪细胞分泌的，其生理作用主要是调节体重，但是瘦素水平异常增高，就会直接作用于睾丸或间接影响下丘脑，从而改变下丘脑-垂体-性腺轴，进而影响男性的生育能力。
另外；脂肪组织会升高体内的胰岛素，而高胰岛素血症会降低精子产生并引起男性不育。
第二：通过表观遗传学变化而影响下一代
最新研究发现：父母的行为会通过表观遗传影响孩子的健康。科学家们发现，虽然不良饮食习惯不会导致基因突变，但它对健康的影响能通过卵子和精子延续到下一代。也就是说肥胖男性目前所面临的健康问题有可能会传给下一代，其中包括男性不育。
第三：其他作用机制
肥胖可引起男性勃起功能障碍：肥胖会使勃起功能障碍的风险增加30%，勃起功能障碍或性欲减退的患者中约有76%是肥胖或超重。其主要通过破坏阴茎血管的内皮而导致勃起功能障碍。
肥胖可引起应激，炎症和睡眠呼吸暂停综合症，所有这些都可以进一步降低男性的生育能力。