Sinh sản hữu tính trước tiên có lẽ đã tiến hóa khoảng một tỷ năm trước trong sinh vật nhân thực đơn bào tổ tiên.[11] Lý do cho sự phát triển của giới tính, và lý do nó tồn tại cho đến hiện tại, vẫn còn là vấn đề tranh luận. Một số trong nhiều lý thuyết hợp lý bao gồm: rằng giới tính tạo ra sự khác biệt giữa cá thể con, tình dục giúp lan truyền các đặc điểm có lợi, rằng giới tính giúp loại bỏ các đặc điểm bất lợi và giới tính tạo điều kiện sửa chữa dòng mầm DNA.

Sinh sản hữu tính là một quá trình đặc trưng cho sinh vật nhân thực, các sinh vật có tế bào chứa nhân và ty thể. Ngoài động vật, thực vật và nấm, các sinh vật nhân chuẩn khác (ví dụ ký sinh trùng sốt rét) cũng tham gia vào sinh sản hữu tính. Một số vi khuẩn sử dụng liên hợp để chuyển vật liệu di truyền giữa các tế bào; trong khi không giống như sinh sản hữu tính, điều này cũng dẫn đến hỗn hợp các đặc điểm di truyền.

Đặc điểm xác định của sinh sản hữu tính ở sinh vật nhân thực là sự khác biệt giữa giao tử và bản chất hai chiều của thụ tinh. Sự đa dạng của các loại giao tử trong một loài vẫn sẽ được coi là một hình thức sinh sản hữu tính. Tuy nhiên, không có loại giao tử thứ ba được biết đến trong thực vật hoặc động vật đa bào.[12][13][14]

Trong khi sự tiến hóa của ngày quan hệ tình dục đến giai đoạn prokaryote hoặc eukaryote sớm,[15] nguồn gốc của việc xác định giới tính nhiễm sắc thể có thể là khá sớm ở sinh vật nhân chuẩn. Hệ thống xác định giới tính ZW được các loài chim, một số loài cá và một số loài giáp xác áp dụng. Hệ thống xác định giới tính XY được sử dụng bởi hầu hết các động vật có vú,[16] nhưng cũng có một số côn trùng,[17] và thực vật (Silene latifolia) áp dụng hệ thống này.[18] Xác định giới tính X0 được tìm thấy ở hầu hết các loài nhện, côn trùng như cá bạc (Aptergota), chuồn chuồn (Paleoptera) và châu chấu (Exopterygota), và một số tuyến trùng, động vật giáp xác và gastropod.[19][20]