Geslachtsdifferentiatie bij mensen is het proces waarbij zich van embryo tot volwassene in toenemende mate verschillen in de geslachtskenmerken vormen, via een pad van masculinisatie of feminisatie in meer of mindere mate. Hoewel voor de geslachtelijke voortplanting van de mens een vrouwelijke eicel en een mannelijke zaadcel nodig zijn, is de daaropvolgende differentiatie weliswaar dominant mannelijk of vrouwelijk, maar, door het bestaan van intersexe personen en chromosomale afwijkingen, niet beperkt tot deze tweedeling.[1]:197[2]
Geslachtsverschillen zijn die kenmerken die gemiddeld anders zijn bij vrouwen en mannen. Deze verschillen zijn niet van aard, maar in gradatie met overlappende distributies.[3]:3-4 Problematisch bij onderzoek naar deze verschillen is dat anders dan bij veel andere onderwerpen, vrijwel iedereen er bepaalde opvattingen en stereotypes over heeft.[4]:7
Er wordt naar Frank Rattray Lillie wel onderscheid gemaakt tussen geslachtsbepaling en geslachtsdifferentiatie. De geslachtsbepaling beperkte Lillie tot het moment van bevruchting en wees hij toe aan de geslachtschromosomen. De geslachtsdifferentiatie wees hij in 1917 toe aan de geslachtshormonen. Beiden speelden dus een gedeeltelijke rol in de geslachtsontwikkeling.[5] De metabolische theorie van Patrick Geddes en Arthur Thomson domineerde tot dan het onderzoek naar geslachtsbepaling. Met de ontdekking van de geslachtshormonen verschoof vanaf de jaren 1910 de aandacht in de seksuologie naar het hormonale model. De chromosomale erfelijkheidstheorie viel hier buiten en was slechts een restproduct uit de cytologie en de erfelijkheidsleer. Het hormonale model kende echter enkele tekortkomingen en met het werk van Lillie leek dit op te lossen met een nieuw paradigma van het tweetrapsmodel van geslachtsbepaling door chromosomen en geslachtsdifferentiatie door hormonen.[1]:63-67