Eine erweiterte Methode der In-vitro-Fertilisation – der Befruchtung außerhalb des Körpers – ist die Intrazytoplasmatische Spermiuminjektion, kurz ICSI.
Die ICSI wird angewandt, wenn die Qualität der Samenzellen es nahezu unmöglich macht, weibliche Eizellen im Eileiter oder in der Reagenzschale zu befruchten. In diesem Fall injiziert der Reproduktionsbiologe jeweils eine ausgewählte Samenzelle direkt in eine der entnommenen reifen Eizellen. Kommt es zur Befruchtung und Zellteilung, wird der Embryo – genau wie bei einer In-vitro-Fertilisation – einige Tage später in die Gebärmutterhöhle eingesetzt. Die Verfahrensweise im Vorfeld der ICSI entspricht den Behandlungsschritten bei der In-vitro-Fertilisation.