Σε περιπτώσεις ανδρικής υπογονιμότητας, που οφείλεται είτε σε σοβαρά προβλήματα του σπέρματος (σημαντική ελάττωση του αριθμού, της κινητικότητας και της μορφολογίας των σπερματοζωαρίων) είτε και σε απουσία σπερματοζωαρίων, οι πιθανότητες γονιμοποίησης και επίτευξης εγκυμοσύνης, αυτόματα ή με κλασική εξωσωματική γονιμοποίηση, είναι σημαντικά ελαττωμένες ή δεν υπάρχουν καθόλου.
Σε περίπτωση κατά την οποία υπάρχει πρόβλημα με το σπέρμα (ολιγοσπερμία, ασθενοσπερμία, τερατοσπερμία, αζωοσπερμία) όπως επίσης και σε περιπτώσεις που σε προηγούμενη προσπάθεια είχε παρατηρηθεί μηδενική γονιμοποίηση με την κλασική εξωσωματική, γίνεται η μικρογονιμοποίηση ή αλλιώς ενδοωαρική έγχυση ενός σπερματοζωαρίου.
Στη διαδικασία αυτή μετά την επεξεργασία τα σπερματοζωάρια τοποθετούνται σε ένα ειδικό παχύρρευστο θρεπτικό υλικό ώστε να μειωθεί η κινητικότητά τους και επιλέγεται ένα σπερματοζωάριο, το οποίο με μία ειδική γυάλινη μικροβελόνα, τοποθετείται κάτω από το μικροσκόπιο στο εσωτερικό κάθε ωαρίου. Το σπερματοζωάριο λοιπόν τοποθετείται εκεί που πρέπει φυσιολογικά να μπει από μόνο του και δεν μπορεί να το κάνει λόγω των προβλημάτων που έχει ή λόγω προηγούμενης αποτυχίας όπως αναφέρθηκε, προκειμένου να επιτευχθεί η γονιμοποίηση.
Αφού ολοκληρωθεί η τοποθέτηση ενός σπερματοζωαρίου σε κάθε ωάριο, τα ωάρια αυτά τοποθετούνται και πάλι σε θρεπτικό υλικό και στη συνέχεια στο εσωτερικό των ειδικών επωαστικών κλιβάνων και επωάζονται όπως και στις περιπτώσεις της κλασικής εξωσωματικής. Μετά από 18 περίπου ώρες, ελέγχονται για να δούμε αν έχει επιτευχθεί η γονιμοποίηση και η εμβρυομεταφορά γίνεται στις 48- 72 ώρες μετά την ωοληψία ή στο στάδιο της βλαστοκύστης.
Σχετικά με την αζωοσπερμία, παλιότερα υπήρχαν δυο επιλογές , το σπέρμα δότη και η υιοθεσία. Σήμερα η ιατρική δίνει στους άνδρες τη δυνατότητα να αποκτήσουν το δικό τους γενετικό παιδί. Γυναίκες οι οποίες δεν έχουν αποθέματα ωαρίων μπορούν να αποκτήσουν παιδί με τη βοήθεια δωρεάς ωαρίων, τα όποια γονιμοποιούνται με το σπέρμα του συζύγου ή συντρόφου της λήπτριας και ακολούθως μεταφέρονται στη μήτρα της.
Γυναίκες που έχουν ωοθήκες αλλά δεν έχουν μήτρα μπορούν να αποκτήσουν το δικό τους γενετικό παιδί με τη βοήθεια της εξωσωματικής γονιμοποίησης και με την τεχνική της παρένθετης μητέρας.