La ICSI es una variación de la FIV con un paso de mayor complejidad a la hora de fecundar los óvulos. Tiene como ventaja que ofrece muy buenos resultados en casos de mal pronóstico masculino, es decir, cuando los espermatozoides del varón no son capaces de fecundar por sí solos al ovocito por tener mala movilidad o morfología.
La obtención de los óvulos se realiza del mismo modo que la FIV: por punción folicular. Sin embargo, la fecundación no tiene lugar de manera natural, sino que se selecciona un espermatozoide bajo el microscopio y se introduce en el interior del óvulo mediante una microaguja. Por tanto, requiere todavía más intervención de personas.
El posterior desarrollo embrionario, evaluación de la calidad y transferencia embrionaria se realiza al igual que en la FIV convencional.