精子の数が極めて少なく体外受精が実施できない、または体外受精を行っても受精しない難治性受精障害の治療目的に1992年に開発された、顕微鏡下に精子を卵細胞質内に注入し受精させる方法で、現在では世界的に広く取り入れられている受精方法です。

１）卵巣刺激法	多くの方は1回あたりの採卵個数を増やすため、排卵誘発剤（HMG製剤やクロミッドなど）による卵巣刺激を行います。またより質の高い卵子を得るために、点鼻薬を用いて内因性のホルモンを抑えます。
２）採卵方法	採卵は経腟超音波ガイド下に、腟壁から針を卵巣に穿刺して行います。また採卵時の痛みを和らげるために、静脈麻酔を用いて行います。
３）顕微授精	ICSIは、成熟している卵子に対し、1個の精子を吸引したインジェクションピペットを卵細胞質に直接穿刺して、精子を注入するという方法です。 採卵で回収された卵子は、数時間の前培養後、酵素処理で卵周囲に付着している顆粒膜細胞を取り除き、成熟判定をします。成熟している卵子では多くの場合、特殊な装置を用いることにより「紡錘体」を観察することができます。紡錘体は、細胞分裂に必要な構造でこれを傷つけてしまうと不受精や異常受精の原因にもなります。当院では、紡錘体の位置を確認し、傷をつけないよう細心の注意を払いながらICSIを施行しています。 また、当院でのICSIは、PIEZO装置を使用した、PIEZO-ICSIを導入しています。PIEZO-ICSIでは、先端が平らなピペットを用いてPIEZOパルスによる微細な動きにより卵子の形態が変形しないように透明体を開口し、卵細胞質を吸引することなく穿破して精子を注入することができます。従来のICSIより卵子にかかるストレスが小さいという利点があり、変性率が下がることが報告されています。 一般的にICSIでは、通常のIVFよりも高い受精率が得られますが、形態学的にグレードが良い胚が得られる確率は、IVFより低くなります。卵子細胞膜が弱い卵子では、ピペットを挿した際に変性してしまう確率が高くなります。
４）胚移植法	細いカテーテルで受精卵を子宮腔内に移植します。胚移植の個数については原則1個ですが、年齢・治療回数を考慮しながら2個までの移植も可能です。
５）黄体期管理	黄体機能維持のために胚移植後、黄体ホルモンやヒト絨毛性ゴナドトロピン（hCG）の投与を行います。
６）妊娠の判定	採卵後2週間目に血液を用いて妊娠反応を行います。

この治療法の対象となるのは以下の不妊の方です。顕微授精法は精子の数が極端に少ない場合や、通常の体外受精では受精しない場合等、これ以外の治療によっては妊娠の見込みがないか、きわめて少ないと判断される夫婦を対象とするものです。

受精卵が得られたのち、子宮に戻さない胚がある場合や、OHSSの予防または子宮内膜の状態が新鮮胚移植に不適な場合には、一定の発生段階に到達した時点で胚凍結を行います。
当クリニックでは、Vitrification（ガラス化）法により凍結を実施しています。胚を凍結のダメージから守るため凍結保護液を使用して、液体窒素（-196℃）への投入により超急速冷却をして凍結保存をしています。
融解は、胚を液体窒素中から取り出し、凍結保護液を取り除きます。その後胚移植まで5時間の回復培養を行います。
アシステッドハッチング（AHA）：凍結保存により胚の透明帯の性質は硬化すると考えられており、レーザーで透明帯に穴を開け、胚の孵化を補助します。

一般的には、胚移植当りの妊娠率は約20～25％です。しかし妊娠しても、約25％が流産するといわれ、出産に至るのは約15％といわれています。
下記に日本産科婦人科学会発表の2019年度の体外受精と顕微授精の治療成績を記載します。

治療には卵巣刺激、採卵手術、妊娠、その他による副作用・合併症が起こることがあります。

無精子症、乏精子症では、性染色体（Y染色体）の一部が欠損している場合があります。顕微授精を行った場合、父親と同じ遺伝子欠損を持つ無精子症または乏精子症の男児が生まれてくる可能性があります。