Bu yönteme ingilizce açılımı Intra Cytoplasmic Sperm Injection veya kısaca adı ICSI denmektedir. 1992 yılında ilk kez uygulanmaya başlanan bu yöntem özellikle sperm sayısında eksiklik çeken erkeklerin en büyük yardımcısı olmaktadır. Daha önceleri Konvansyonel IVF yardımıyla hamilelik olasılığı çok az veya imkansız olan erkeklerde Mikro-Enjeksiyon tekniği yeni bir beyaz sayfa açmıştır. Daha evvelden sperm sayısı 5 milyonun altında olan veya sperm kalitesi çok verimsiz olan erkeklerin çocuk sahibi olma olasılığı çok düşük yada imkansızdı. Fakat bu tekniğin çıkmasının ardından binlerce erkek çocuk sahibi olmuştur.
Hastaların uyguladığı ilaçlar, ultrason takibi, yumurta derleme ve transfer işlemleri gerçekleştirmek için Konvansiyonel IVF veya ICSI programları birbirleriyle aynı şekilde işlemektedir.
ICSI işleminde değişik olarak laboratuar çalışmasında spermlerin yumurtalıklarla bir araya getirilmesi farklı bir yöntemle yapılmaktadır. Konvansiyonel IVF’de toplam 100-150.000 spermle yumurta birleştirilmekte, fakat yanlızca binlerce spermin arasından bir tanesi tek başına yumurtalığın dış zarını delerek içine girmekte ve yumurtayı döllemektedir. Öte yandan Mikro-Enjeksiyon ve ICSIde teker teker bir yumurtanın içerisine önceden özel olarak seçilmiş tek bir sperm hücresi bir enjeksiyon iğnesi sayesinde yumurtayla birleştirilmektedir. ICSI işlemi mikromanupilatör ismi verilen son derece teknolojik bir cihaz sayesinde laboratuar ortamında yapılmaktadır.