如果感染控制和手术都不能解决射精时精子太少、没有精子的问题，或者精子能力不够的问题时，目前一种新的技术可以解决男性不育问题。胞质内精子注射(ICSI)即通过微注射，将单个精子注入卵子，它可以使少精症或无精症的男性成为父亲。
如果精液中有精子，但其数量不足以通过正常的途径与卵子结合，则可以从精液中收集精子。如果射精时没有精子，则可通过针刺从附睾丸或睾丸中取得精子。如果还没成功的话，下一个步骤就是从睾丸内取出部分产精组织，以期从中取得精子。
针刺取精大约需要30分钟以上，如果泌尿科医师需要从产精组织中取精，那么整个过程需1个小时。这些手术在患者局部或全身麻醉下在门诊进行即可。取得精子以后，可以将1个精子注射到采集到的成熟卵子内，将受精卵放入培养基中就可发展成为胚胎。
针刺取精后，患者可以很快从麻醉状态下恢复，其不良反应很小，但在以后的一两天内会有一些疼痛和不适。用冰块敷可减少发炎的机会。1周内尽量避免重体力活动，1个月之内尽量不做力气活，如搬运工作。
胞质内精子注射术使几乎所有患有少精症的男子都有足够的精子注入卵子。在精液中根本没有精子的患者当中，其睾丸组织内含有精子的约占50%。
研究显示，尝试运用胞质内精子注射术的成功率分别是33%和42%。胞质内精子注射术在目前被认为是治疗严重男性不育症的一项领先技术。怀孕成功率主要取决于受精卵子的数量和质量。
虽然胞质内精子注射术可以使那些渴望孩子的不育症患者获得希望，但这种技术并非没有风险。如果是因为基因的原因而缺乏精子，那么，父亲有可能将此病遗传给儿子。在患有精子缺乏症的男性中，Y染色体的基因缺失导致不育的比例为15%～20%。Y染色体决定男性性别，Y染色体基因缺失的男性所生的男婴长大后，会像他父亲一样患有不育症。女儿则无这种风险，因为她继承了父亲的X染色体而非Y染色体。Y染色体基因缺失是自发的，在胞质内精子注射术技术出现之前，患有该病的男性因不能生育，故不能将该缺失基因传递给下一代。
胞质内精子注射术有可能将基因缺失遗传给男性婴儿，患有这种基因缺失的男性婴儿长大后，利用胞质内精子注射术也可以生育孩子。
如果男性不育症患者有正常的睾丸，但射精时却没有精子，那么，他出生时没有输精管的可能性较小(1%～2%)。这种情况也可以尝试胞质内精子注射术。生来就没有输精管的男性大多数同时也携带囊性纤维变性的基因。患这种疾病的男性通常在成年前就会死亡。携带这种基因但无此疾病的男性，如果他的配偶也携带这种基因，则有可能将这种基因遗传给下一代。
