Diese Methode wird eingesetzt, wenn nur wenige oder schlecht bewegliche Spermien vorhanden sind, oder es bei der In-vitro-Fertilisation nicht zur Befruchtung gekommen ist. Unter einem speziellen Mikroskop wird die Samenzelle direkt in die Eizelle eingebracht. Zuvor erfolgt eine Hormonbehandlung, bei der mehrere Eizellen zur Reifung angeregt werden. Sind genügend Eizellen herangereift, werden diese unter Ultraschallsicht mittels einer feinen Nadel durch die Scheide entnommen.

Meist erhalten die Patientinnen während der Entnahme eine Vollnarkose. Die gewonnenen Eizellen werden mit gut beweglichen Samenzellen zusammengebracht und im Brutschrank kultiviert. Am nächsten Tag sieht man, ob es zu einer Befruchtung der Eizellen gekommen ist. An diesem Tag muss das Paar sich entscheiden, wieviele Embryonen in den nächsten Tagen zurückgegeben werden sollen (maximal drei Embryonen). Die übrigen befruchteten Eizellen können eingefroren werden (siehe Kryokonservierung).

Nach weiteren ein bis zwei Tagen, in denen sich aus der Eizelle ein Embryo entwickelt hat, erfolgt der Embryotransfer, die Übertragung eines oder mehrerer Embryonen in die Gebärmutter. Dies ist schmerzlos. Die Einnistung wird anschließend mit der Gabe von Gelbkörperhormon unterstützt.

Zwei Wochen nach dem Embryotransfer wird ein Schwangerschaftstest durchgeführt. Die Wahrscheinlichkeit des Eintretens einer Schwangerschaft ist von vielen Faktoren abhängig.