無精子症や乏精子症、その他原因不明の受精障害などで、体外受精では受精卵を得られない場合に選択肢として上がるのが顕微授精です。
体外受精では、１個の卵子に対して１０万個以上の精子が必要とされています。男性の精子がそれより少ない場合は、卵子１個に対して、精子が１個ですむ、顕微授精が適当です。また、ふうふのどちらかに抗精子抗体がある場合も、顕微授精が望ましいとされます。精液のなかに精子が全くない男性でも、睾丸から精子や精子細胞を取り出して、受精させることが可能です。
一般的な顕微授精法は、ICSI法（卵子細胞質内精子注入法）で、基本的なプロセスは体外受精と同じですが、採卵スケジュールと、受精のプロセスで違いが生じます。
採卵スケジュールは夫の精子の状態により変わります。精液の中に運動精子がある場合は、妻の採卵スケジュールに合わせて医療機関で採取しますが、無精子症の場合は、TESE(精巣精子採取法）などで精子を回収できる確率が３割前後なので、卵子が無駄とならないように、精子を先に回収し、回収できたら凍結保存し、卵子を採取します。
体外受精との違いは受精のプロセスにあります。顕微授精では、受精の前に医師や培養師が正常な精子を１個選び、精子の尾部をピペットと呼ばれる先のとがった注入器で押さえつけ動きを止めます。この「不動化」と呼ばれるプロセスにより精子内の卵子を活性化させる物質が｣放出され、受精しやすくなります。
その後精子をピペットで吸い込み、あらかじめ固定した卵子内の細胞質へ注入します。
これで顕微授精のプロセスは終了です。受精後の胚移植は体外受精と変わりません。