L’aparició dels canvis propis de la pubertat ja està condicionada des del moment de la concepció, ja que el procés està regit per la informació genètica continguda en els cromosomes de l’individu, per bé que també hi influeixen diversos factors ambientals que, en certa mesura, poden modificar-lo.
En aquesta època, per mecanismes encara poc coneguts, s’activa una espècie de rellotge biològic que posa en marxa, com a punt de partença, l’activitat de l’hipotàlem, estructura situada a la base del cervell, que serveix de pont d’unió entre el sistema nerviós i l’endocrí. L’hipotàlem, alhora, estimula la producció d’hormones de la hipòfisi, glàndula reguladora del sistema endocrí. En especial, la hipòfisi incrementa notablement la producció de l’hormona del creixement, o somatotropina, la qual actuarà sobre l’organisme com un tot, per bé que fonamentalment ho fa sobre l’esquelet, amb l’allargament dels ossos, i la musculatura, amb un notable increment de la massa muscular. A més, s’inicia la producció de gonadotrofines, hormones que actuen sobre les gònades —ovaris en les nenes i testicles en els nens—, que simultàniament incrementen la producció de diverses hormones sexuals —fonamentalment estrògens per part dels ovaris i andrògens, en especial testosterona, per part dels testicles—, responsables de les modificacions anatòmiques i funcionals que es produeixen en els òrgans genitals, com també de l’aparició dels canvis físics coneguts com caràcters sexuals secundaris, que conferiran l’aparença pròpia del sexe a què correspon l’individu. També augmenta la producció d’altres hormones, com ara les tiroides i suprarenals, que permeten un increment general del metabolisme.
Tanmateix, diversos factors ambientals poden influir en el procés, modificant o pertorbant la funció de l’hipotàlem o de les diverses glàndules endocrines involucrades. Els estímuls psicològics poden exercir-hi certa influència, ja que l’hipotàlem està connectat amb múltiples estructures encefàliques. L’alimentació de l’infant, tant la que rebi durant aquest període com la que ha rebut en la infància, és també rellevant, perquè tant el dèficit com l’excés alimentari poden alterar-ne el procés. Alhora, certs trastorns orgànics poden pertorbar-lo, principalment certes afeccions endocrines, diversos tipus de tumors i algunes malalties generals, com ara la insuficiència renal.
La durada de tot el procés de maduració és variable en cada cas, ja que depèn de la intensitat amb què s’elaborin les diverses hormones i de la interrelació dels seus efectes. Com a mitjana, la pubertat es prolonga entre sis i vuit anys: comença entre els 9 anys i els 12 i conclou entre els 17 i els 20.