Σε περιπτώσεις που δεν είναι δυνατή η εκσπερμάτιση ή το σπέρμα από εκσπερμάτιση δεν περιέχει φυσιολογικά και κινητά σπερματοζωάρια ο γιατρός μπορεί να προτείνει την βιοψία όρχεων. Η διαδικασία αυτή γίνεται με γενική αναισθησία από ειδικό ουρολόγο.
Σε αυτή τη μέθοδο ο ουρολόγος παίρνει τμήμα ορχικού ιστού στο οποίο ο εμβρυολόγος προσπαθεί να ανιχνεύσει σπερματοζωάρια που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στη γονιμοποίηση. Η βιοψία όρχεως αποτελεί την τελευταία προσπάθεια να χρησιμοποιηθούν σπερματοζωάρια του συζύγου για την γονιμοποίηση.