Testosteron odgrywa istotną rolę w męskim układzie rozrodczym oraz jako hormon anaboliczny. Mniej znanym, ale równie istotnym obszarem działania testosteronu jest sfera psychiczna. Wyniki badań pokazują, że testosteron łagodzi przebieg depresji i wykazuje działanie poprawiające nastrój. Jest to związane przede wszystkim z jego działaniem na receptory serotoninowe. U starszych mężczyzn, według niektórych publikacji, testosteron poprawia pamięć i inne funkcje poznawcze. To wynik działania antyapoptotycznego na komórki nerwowe, dzięki czemu procesy neurodegeneracyjne ulegają spowolnieniu.

U chłopców i młodych mężczyzn z niedoborem testosteronu, wynikającym np. z zespołu Klinefeltera, suplementacja testosteronu poprawia wyniki w nauce. W schizofrenii niedobór testosteronu jest związany z działaniem leków neuroleptycznych. Suplementacja testosteronu może tu być jednak zalecana z innego powodu – hormon ten posiada szerokie działanie regulujące stężenie dopaminy, dzięki czemu wspomaga podstawową terapię lekami neuroleptycznymi. Suplementacja testosteronu może dawać korzystne efekty również w chorobie afektywnej dwubiegunowej i w ADHD, jednak kwestia ta wymaga dokładniejszych badań.