Είναι εργαστηριακή διαδικασία γονιμοποίησης σε περιπτώσεις όπου το σπέρμα δεν μπορεί να γονιμοποιήσει το ωάριο φυσιολογικά και η γονιμοποίηση γίνεται εργαστηριακά. Χρησιμοποιείται η ίδια προπαρασκευαστική διαδικασία με την κλασσική εξωσωματική. Στη γυναίκα χορηγούνται φάρμακα γονιμότητας για να διεγερθούν οι ωοθήκες και να αναπτύξουν πολλά ωάρια. Τα ωάρια και το σπέρμα συλλέγονται για εργαστηριακή γονιμοποίηση.
Στο εργαστήριο, κάτω από ισχυρά μικροσκόπια, ένα και μόνο σπερματοζωάριο επιλέγεται και με μικροένεση τοποθετείται στο εσωτερικό του ωαρίου. Μία συγκρατητική πιπέττα ακινητοποιεί το ωάριο από τη μια πλευρά και από την αντίθετη μια λεπτή κούφια βελόνα,που περιέχει το επιλεγμένο σπερματοζωάριο, εισέρχεται στο ωάριο και το ελευθερώνει.
Μετά τη διαδικασία τα ωάρια τοποθετούνται σε κυτταρική καλλιέργεια και ελέγχονται για σημάδια γονιμοποίησης. Κάθε γονιμοποιημένο έμβρυο μεταφέρεται στη μήτρα όπως και με την εξωσωματική μετά από λίγες ημέρες.
Η τεχνική αυτή έχει σημαντικό πλεονέκτημα σε περιπτώσεις σοβαρής ανδρικής στειρότητας. Είναι σχετικά νέα τεχνική πρώτο χρησιμοποιούμενη το 1992. Στις περισσότερες περιπτώσεις ανδρικής στειρότητας τα σπερματοζωάρια αδυνατούν να διεισδύσουν από την εξωτερική διαφανή ζώνη του ωαρίου και έτσι η γονιμοποίηση, φυσιολογικά ή με εξωσωματική, είναι αδύνατη. Με την τεχνική της Ενδοκυτοπλασμικής έγχυσης χρειάζεται πολύ μικρή ποσότητα σπέρματος ενώ η διεισδυτική ικανότητά του είναι αδιάφορη. Το ποσοστό γονιμοποίησης ανά ωάριο με την τεχνική αυτή είναι 70%.
Η τεχνική μπορεί να συστηθεί σε κάθε τύπο ανδρικής υπογονιμότητας με ανωμαλίες στον αριθμό, στην ποιότητα ή στη λειτουργία του σπέρματος. Μπορεί επίσης να ενδείκνυται σε περιπτώσεις όπου η προηγούμενη συμβατική εξωσωματική θεραπεία δεν απέδωσε γονιμοποιημένα ωάρια παρά την φυσιολογικότητα του σπέρματος.
