L'injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI) féconde un ovule par injection directe d'un spermatozoïde en laboratoire.  Développée en Belgique en 1992, elle est recommandée en cas de faible nombre, mobilité réduite ou mauvaise morphologie des spermatozoïdes ; d'échecs répétés de FIV/IA ; de nombre d'ovocytes bas après ponction ; de vasectomie ; de traitements de PMA avec PGT ; de maladies infectieuses ou d'infertilité immunitaire ; et lorsque les échantillons de sperme sont précieux (ex: chimio/radiothérapie, éjaculation rétrograde, absence de spermatozoïdes dans l'éjaculat - nécessitant une biopsie testiculaire).  L'ICSI traite plusieurs types de stérilité masculine : oligozoospermie/cryptozoospermie, asthénozoospermie, teratozoospermie, azoospermie obstructive/sécrétoire, anéjaculation et problèmes immunitaires.  Concernant la stérilité féminine, elle est indiquée en cas de faible nombre d'ovocytes ou de mauvaise qualité ovocytaire.  Les risques incluent la transmission de problèmes de fertilité masculine aux fils et une faible possibilité de dommages ovocytaires ou d'échec de fécondation/développement embryonnaire, minimisés par l'expertise de l'embryologiste.