Método utilizado com muito sucesso nos casos de fator masculino severo, já que taxas de fertilização independem da qualidade e quantidade dos espermatozóides.
A técnica de ICSI é realizada com auxílio de micromanipuladores acoplados ao microscópio e consiste em injetar um único espermatozóide diretamente dentro do óvulo, promovendo assim a fecundação. Técnica que necessita muita habilidade e experiência do profissional de laboratório. O trabalho é feito com microagulhas (mais finas que um fio de cabelo), onde uma delas vai segurar o óvulo e a outra vai pegar o espermatozóide, imobilizá-lo e injetá-lo dentro do óvulo, ultrapassando a zona pelúcida.