La inyección intracitoplasmática de espermatozoides, o por sus siglas en inglés ICSI, es una técnica de reproducción asistida similar a la fecundación in vitro, aunque en este caso la fecundación del óvulo se realiza de forma directa, inyectando en él mediante una microaguja un espermatazoide previamente seleccionado.
Esta técnica es frecuente ante casos graves de esterilidad, pero especialmente cuando es el varón el que presenta el problema, si sus espermatozoides no pueden traspasar la pared del óvulo por sí solos. La inseminación no es posible únicamente si no hay espermatozoides en el semen (azooespermia), en cuyo caso habrá que recurrir a un donante.
También es útil cuando el varón se ha sometido previamente a una vasectomía, ha congelado su semen antes de un tratamiento con quimioterapia o radioterapia, no puede eyacular con normalidad o padece enfermedades infecciosas crónicas, como VIH.

En el caso de la mujer, las causas de esterilidad por las que se recurre a la inyección intracitoplasmática de espermatozoides son una mala calidad de los ovocitos o que se obtienen muy pocos folículos al realizar la punción ovárica. De hecho es frecuente realizar esta técnica en parejas que se han sometido a una fecundación in vitro en sucesivas ocasiones sin éxito.
El proceso es muy similar en ambas técnicas, salvo por el hecho de que en la inyección intracitoplasmática de espermatozoides se logra la fecundación del óvulo de forma artificial, introduciendo un espermatozoide en cada óvulo obtenido mediante una microinyección. Por lo demás, el proceso de transferencia embrionaria e implantación en el útero es el mismo.