Esta intervención quirúrgica se realiza bajo anestesia y en régimen ambulatorio. Se inicia mediante una pequeña incisión en el escroto, y a través de la misma se incide sobre la pared de uno de los testículos y se extrae una pequeña cantidad de pulpa testicular, que inmediatamente es procesada a fin de constatar la posible presencia de espermatozoides aptos para su uso reproductivo. En caso necesario, a través de esta incisión puede repetirse la biopsia en diversas zonas del mismo testículo. Si no se obtienen espermatozoides o no son suficientes, el cirujano podrá decidir la repetición del procedimiento en el otro testículo.

Si fuera de interés estudiar la situación funcional del testículo o el tipo de lesión presente en el mismo, se podrá remitir una parte del material obtenido en la biopsia para su estudio anatomopatológico.

La biopsia testicular para obtención de espermatozoides puede hacerse de forma previa al tratamiento con fecundación in Vitro con ICSI o en el mismo día de la extracción de ovocitos. En el primer caso, sería preciso congelar los espermatozoides que pudieran obtenerse, y descongelarlos para su utilización posterior. La congelación espermática asociada a la biopsia previa puede deteriorar la calidad y supervivencia de algunos espermatozoides, pero permite tener mayor seguridad de que el procedimiento será viable, ya que se conoce con anterioridad la presencia o no de gametos masculinos. Antes de la intervención, será preciso la práctica de los análisis de sangre y de las pruebas biomédicas aconsejables en cada paciente, a fin de minimizar los posibles riesgos inherentes a la intervención. Entre las mismas se realizaran las pruebas serológicas pertinentes para descartar la infección por lues, HIV, virus de hepatitis B y C, u otras enfermedades infecciosas transmisibles.