Mikroenjeksiyon, sperm veya yumurtaları iyi durumda olmayan ve infertil (kısır) çiftlere yapılan, spermin yumurtanın içerisine direkt olarak enjekte edilmesi ile embriyoyu meydana getirmeyi hedefleyen bir çeşit tüp bebek yöntemidir.
Mikroenjeksiyon yönemi ile döllenmenin (fertilizasyon) gerçekleşme olasılığı, fazlası ile yüksektir. Bütün bunların yanı sıra sperm miktarı ve kalitesi yeterli olmayan baba adaylarında, normal tüp bebek yöntemi aracılığı ile döllenmenin gerçekleşmesi bir hayli güçtür. Bu zorluk, azo spermi gibi durumlarda hiç gerçekleşememektedir. Bu duruma ait olan kişilerde, mikroenjeksiyon yöntemi aracılığı ile döllenme sağlanabilmektedir. Bunun nedeni, mikroenjeksiyon yönteminde tek bir sperm bile döllenmenin gerçekleşmesi için yeterli olacaktır. Azo spermi hastalarında, menide hiç sperm bulunamamasına rağmen, testisten Mikro TESE gibi yöntemler sayesinde, bir iki adet sperm hücresi elde edilebilmektedir. Mikroenjeksiyon yöntemi ile de döllenme gerçekleşebilmektedir.
Mikroenjeksiyon yönteminde sperm mikroskopik teknikler ile zor da olsa yumurta hücresinin içerisine yerleştirilmesine rağmen, her mikro enjeksiyon tedavisi uygulanan hastada döllenme kesin bir şekilde gerçekleşecek diye bir kaide yoktur. Sperm ve oosit, yani yumurtanın kalitesi döllenmeden elde edilecek olan başarıyı oldukça etkileyen faktörlerdendir. Bu nedenden dolayı da, daha kaliteli spermleri tercih edebilmek için, yeni teknikler geliştirilmeye çalışır. Bu geliştirilmeye çalışan tekniklerden biri de IMSI yöntemidir. Sperm kalitesini belirleyen en önemli faktörlerden bir diğeri de, embriyoloji uzmanının (embriyolog) bu konuda ne kadar deneyimli olduğudur.
Klasik normal tüp bebek uygulaması, farklı bir ifade ile IVF tekniğinde çok fazla miktarda sperm hücresi, laboratuvar içerisinde anne adayının bir yumurta hücresinin çevresine bırakılır. Bu spermlerden yalnızca bir tanesi, kendi başına yumurta hücresini dölleme fonksiyonunu gerçekleştirir. Burada meydana gelen döllenme, normal yollar ile gerçekleşen hamileliklerde spermin yumurta hücresini döllemesine benzemektedir. Yalnızca bu döllenme, anne adayının genital organlarında değil, laboratuvar ortamında gerçekleştirilir.
Mikroenjeksiyon tekniğinin adaylara yapılabilmesi için, menide bulunan en kaliteli sperm tercih edilir. Sperm hücresinin hareketsizleştirilen kuyruğu çok duyarlı olan mikroskopik enjektörlerin desteği ile alınır. Alınan bu sperm, tekrar enjektör aracılığı ile yumurta hücresinin içerisine yerleştirilir. Bu uygulama yapılmadan once, yumurtanın çevresinde bulunan hücreler taker teker temizlenmektedir. Olgun yumurta metafaz 2 aşamalı olarak gerçekleştirilir. Metafaz 2 aşamasında olan yumurta hücresi tercih edilerek döllenme olayı tamamlanır.