Provrörsbefruktning kan vid behov kombineras med mikroinjektion i äggcellerna (ICSI – intracytoplasmic sperm injection), som togs i bruk i början av 1990-talet.

Mikroinjektioner kan användas speciellt när befruktningen på skålar inte lyckas, till exempel på grund av att spermierna är av dålig kvalitet eller lågt antal. Vid mikroinjektion plockas en enskild spermie från ett tvättat prov och förs in i äggcellen genom en tunn nål med hjälp av speciellt utvecklad apparatur och mikroskop. Spermierna kan vid behov samlas från testiklarna eller bitestiklarna alternativt kan frysta spermier användas. I övrigt genomförs behandlingen på samma sätt som vid provrörsbefruktning (IVF).