研究顯示，非梗阻性無精子症患者的睪丸精子發生呈不均一性和局灶性。對這些局灶性精子發生標本的檢查發現，有精子發生小管的直徑大於只有Sertoli細胞的小管，這個差別可在手術顯微鏡下清晰觀察到。在手術顯微鏡下取直徑較大的生精小管，有助於提高精子的檢出率。
該方法與傳統活檢術相比，具有以下優點：
1、標準開放式診斷性睪丸穿刺時使用手術顯微鏡，來確認白膜內無血管區域，最大限度減少睪丸血供損害，且取得相對無血的活檢標本。
2、活檢時採用顯微鏡，可以清楚地找出相對飽滿的生精小管，這些飽滿的小管可能有精子發生，從而提高了精子的檢出率。
如果是由於“小睪丸”導致的無精症，睪丸穿刺難度較大，取得精子的概率較低，應用顯微取精可提升找到精子的概率，比如“克氏症”的患者，找到精子的概率可能有50~60％。在顯微取精手術前需要通過睪丸大小、激素水平對患者情況進行綜合評估，如果成功率較小，比如FSH等激素水平不正常，可以口服或注射藥物，比如HCG、HMG，或者直接補充FSH等等，輔助提升精子量。根據患者睪丸大小，妻子年齡，夫妻雙方可以接受的治療時間等因素決定服藥時長，一般來說可以治療半年到一年之後手術。北京大學第三醫院男性病專科趙連明一般來說，睪丸顯微取精手術後要住院1~2天，很少會有不適情況，不影響性生活，也看不到瘢痕。
顯微取精是獲得精子機率最高的治療方式，如果取精失敗，大夫會根據術中情況（比如睪丸內生精小管發育情況等）評估患者是否適合再做。在此之間，建議患者進行自我調整，如戒菸戒酒、避免過度勞累、避免職業不利因素（如接觸油漆、放射線等），同時可以適當用藥輔助治療。但如果多次取精失敗，就只能通過供精來進行試管嬰兒了。
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