Doğurganlık açısından, Klinefelter sendromu sıklıkla spermatogenezin bozulmasına bağlı olarak azalmış sperm üretimi veya azospermi (spermin tamamen yokluğu) ile ilişkilidir. Bununla birlikte, etkilenen bireyler arasında doğurganlıkta bir dizi değişkenlik vardır. Klinefelter sendromlu bazı erkeklerin sperm sayısı düşük olabilir ancak yine de doğal yollarla çocuk sahibi olabilirler.
Klinefelter sendromlu bir erkek sperm üretebilir ve yumurtayı başarıyla dölleyebilirse, Klinefelter sendromu olmayan bir çocuk sahibi olma şansı vardır. Bunun nedeni, babanın hücrelerindeki fazladan X kromozomunun her zaman yavruya geçmemesidir. Sperm üreten hücre bölünmesi süreci olan mayoz sırasında cinsiyet kromozomları farklı şekillerde ayrılabilir. Klinefelter sendromlu bir erkeğin normal X kromozomuna sahip sperm üretme olasılığı %50'dir ve bu da sendromsuz bir çocukla sonuçlanabilir.
Bununla birlikte, Klinefelter sendromlu veya diğer kromozomal anormallikleri olan bir çocuğa sahip olma riskinin, tipik XY karyotipine sahip bir erkeğe kıyasla Klinefelter sendromlu bir erkek için hala daha yüksek olduğunu unutmamak önemlidir. Ebeveyn olmayı düşünen Klinefelter sendromlu bireylere potansiyel riskleri ve üreme seçeneklerini tartışmak için genetik danışmanlık önerilmektedir.