Podstawą tej metody jest wybór jednego plemnika, który przy pomocy lasera i kapilary wprowadzany jest bezpośrednio do wnętrza komórki jajowej. Metoda ta daje szansę na sukces również parom, u których stwierdzono małe prawdopodobieństwo powodzenia leczenia i z tego względu były zmuszone do skorzystania z nasienia dawcy. Podczas zabiegu ICSI otoczka komórki jajowej zostaje przebita za pomocą specjalnej mikropipety, a plemnik jest wprowadzany do wnętrza cytoplazmy. Ten sposób zapłodnienia stosowany jest w przypadku obniżonej jakości nasienia lub małej liczby plemników w ejakulacie oraz przy stwierdzonych immunologicznych przyczynach niepłodności.
Metoda ICSI stosowana jest po nieudanym zapłodnieniu klasyczną metodą in vitro, po wielokrotnych niepowodzeniach leczenia przy pomocy metod wspomaganego
rozrodu, w przypadku starszych pacjentów, przy małej liczbie pobranych komórek jajowych, przy zastosowaniu zamrożonego nasienia, przy użyciu nasienia otrzymanego metodą MESA / TESE oraz przy zastosowaniu adoptowanych komórek jajowych.