Il polline rappresenta il gametofito maschile delle Spermatofite, cioè degli organismi vegetali più evoluti che hanno sviluppato la capacità di produrre semi
(Angiosperme e Gimnosperme).

Nel ciclo vitale di tutti gli organismi con riproduzione sessuata è presente un’alternanza di fase nucleare: nella fase aploide le cellule hanno corredo cromosomico n e nella fase diploide le cellule hanno corredo cromosomico 2n. Tale alternanza è dovuta al susseguirsi di meiosi e gamia: la meiosi produce le cellule riproduttive aploidi che si fondono nella gamia per dar vita ad un individuo diploide, che a sua volta per meiosi produrrà cellule riproduttive aploidi che fondendosi ripristinano la diploidia. Nei Metazoi (animali superiori compreso l’uomo) le uniche cellule aploidi del ciclo vitale sono i gameti e tutti gli individui sono diploidi; negli organismi vegetali, invece, all’alternanza di fase nucleare si associa l'alternanza di generazione. Nel ciclo vitale delle piante si alternano cioè 2 generazioni: lo sporofito (2n) che produce dopo la meiosi spore aploidi, ciascuna delle quali può dar vita a un gametofito (n) che produce gameti per mitosi, l’unione di due gameti porta allo sviluppo di un nuovo sporofito diploide e così via.

Nelle Angiosperme e nelle Gimnosperme la generazione gametofitica è assai ridotta e si sviluppa all'interno degli sporofiti, consistendo appunto il gametofito maschile nel granulo di polline e il gametofito femminile nell’embriosacco dell’ovulo. Nelle Gimnosperme il polline viene prodotto all'interno delle sacche polliniche dei coni o strobili maschili e nelle Angiosperme all'interno delle antere che sono parte del fiore.

Il granulo pollinico si forma per meiosi ed è quindi una cellula aploide circondata da due pareti: una interna o intina (la cui composizione è simile a quella della parete delle cellule vegetali) ed una esterna o esina (il cui componente principale è una proteina, la sporopollenina un polimero di carotenoidi molto resistente). Per divisione mitotica il nucleo si divide in due e si ottengono un grande nucleo vegetativo, dal quale si formerà il tubetto pollinico, la struttura che consente la fecondazione, ed un nucleo generativo. Quest’ultimo si dividerà ancora una volta formando 2 nuclei spermatici che rappresentano i gameti maschili destinati a realizzare la doppia fecondazione (tipica delle Angiosperme): uno di essi feconderà il gamete femminile, la cellula uovo, dando origine all’embrione, l’altro feconderà il nucleo proendospermatico dando origine un tessuto nutritivo di riserva per l’embrione, l’endosperma secondario.

Il processo di impollinazione comincia quando il polline si libera dalle antere o dagli strobili per raggiungere con varie modalità i gametofiti femminili che si trovano negli ovuli, protetti da squame nei coni femminili delle Gimnosperme o dall'ovario nelle Angiosperme. Quando è giunto a destinazione il polline germina, formando il tubetto pollinico, attraverso il quale il gamete maschile raggiunge quello femminile, portando a termine la fecondazione e la formazione dello zigote diploide che diventerà l’embrione contenuto nel seme, capace di dar vita ad una nuova pianta. Il polline germina solo dopo che complessi meccanismi molecolari di riconoscimento gli confermano che è nel “posto giusto”. Questo impedisce la fecondazione tra specie diverse ma anche, per alcune piante, di fecondare gameti femminili dello stesso individuo.
Al momento del rilascio, i granuli sono messi in libertà singolarmente, come monadi (più comuni), oppure uniti in coppia (diadi) o in altre forme di aggregazione multipla, come tetradi e poliadi. Le dimensioni variano, a seconda della specie, da un minimo di 10 μm come nelle Urticaceae ad un massimo di 200 μm (Pinaceae). Per le loro dimensioni i granuli pollinici sono visibili solo al microscopio avendo dimensioni di solito inferiori a 200 μm e generalmente comprese fra 15 e 80 μm. La disciplina scientifica che studia pollini e spore prende il nome di palinologia. Il riconoscimento palinologico è basato sull’osservazione delle caratteristiche morfologiche. Analizzando le diverse strutture al microscopio ottico, è sempre possibile determinare la famiglia di appartenenza e, per alcune entità, anche il riconoscimento a livello generico non presenta particolari difficoltà. La determinazione a livello specifico è invece possibile in pochi casi, ed in genere con l’ausilio di uno studio ecologico riferito alla zona studiata.

I pollini che più comunemente sono presenti in atmosfera sono l’espressione della flora delle diverse aree geografiche, ma soprattutto delle piante ad impollinazione anemofila, quelle cioè che liberano grandi quantità di polline durante il periodo di fioritura. Per quanto riguarda le specie ad impollinazione spiccatamente entomofila o autoimpollinanti la loro particolare biologia fiorale "non prevede" che il polline sia liberato in atmosfera. Come conseguenza il polline di queste famiglie non viene normalmente rilevato nel monitoraggio aerobiologico.