Σε περιπτώσεις έντονης ολιγοζωοσπερμίας /ασθενοζωοσπερμίας/ τερατοζωοσπερμίας, κρίνεται απαραίτητη η εφαρμογή της μεθόδου ICSI. Πρόκειται για μία επαναστατική τεχνική που ονομάζεται ICSI (Ιntra Cytoplasmic Sperm Injection) ή ενδοκυτταροπλασμική έγχυση. Η ICSI έδωσε τη δυνατότητα σε ζευγάρια που αντιμετώπιζαν βαριές περιπτώσεις ανδρικής υπογονιμότητας, όπως η ολιγοσπερμία και η αζωοσπερμία αποφρακτικού τύπου, να καταφέρουν να τεκνοποιήσουν. Η μέθοδος αυτή εξασφαλίζει γονιμοποίηση για την πλειονότητα των ζευγαριών με πρόβλημα σπέρματος. Τα ωάρια υποβάλλονται σε ενζυμική και μηχανική «απογύμνωση» τους από τα περιβάλλοντα κύτταρα. Για τη διαδικασία της μικρογονιμοποίησης απαιτείται προηγμένος τεχνολογικά εξοπλισμός που περιλαμβάνει ειδικό ανάστροφο μικροσκόπιο και μικροχειριστήρια μεγάλης ακρίβειας, καθώς και ειδικά εκπαιδευμένο Εμβρυολόγο στο χειρισμό του εν λόγω εξοπλισμού. Με τη χρήση υδραυλικών μικροχειριστηρίων το ωάριο συγκρατείται σταθερό και ένα μόνο σπερματοζωάριο, το οποίο έχει προηγουμένως επιλεγεί και ακινητοποιηθεί, ενύεται στο εσωτερικό (κυτταρόπλασμα) του ωαρίου διατρυπώντας το περίβλημα του ωαρίου (διάφανη ζώνη), με τη βοήθεια μιας άλλης ειδικής μικρο-πιπέτας.
Όποια μέθοδος κι αν χρησιμοποιηθεί για τη γονιμοποίηση των ωαρίων, προηγείται πάντα η ενεργοποίηση (ειδική επεξεργασία) του σπέρματος. Ανάλογα με την ποιότητα του σπέρματος, μπορούν να εφαρμοστούν διάφορες μέθοδοι ενεργοποίησης. Όλες έχουν ως σκοπό να διαχωριστούν τα πιο κινητικά σπερματοζωάρια από το σύνολο του σπερματικού υγρού και από τα λοιπά κυτταρικά στοιχεία που εμπεριέχονται σε αυτό.