La ICSI es un tipo de Fecundación In Vitro que consiste en inyectar un sólo espermatozoide dentro de un óvulo. Este procedimiento puede realizarse incluso en casos de semen con problemas severos. En caso de ausencia total de espermatozoides, éstos se pueden obtener directamente del epidídimo o del testículo mediante una pequeña biopsia testicular. Si la ICSI tiene éxito, los embriones se transfieren al útero de la mujer como en cualquier otro proceso de Fecundación In Vitro.
En determinados casos de semen muy defectuoso, antes de realizarse ICSI, se le indicará la realización de análisis de sangre para detectar anomalías cromosómicas y genéticas que pudieran ser la causa de ese problema.