Η μέθοδος αυτή ενδείκνεται σε περιπτώσεις ανδρών με σοβαρή ολιγοασθενοτερατοσπερμία καθώς και σε αζωοσπερμία (απουσία σπερματοζωαρίων). Με τη βιοψία όρχεως (TESE και micro-TESE) έχουμε την δυνατότητα να κάνουμε λήψη σπερματοζωαρίων κατ΄ευθείαν από τους όρχεις. Η κλασσική βιοψία όρχεος (TESE) που έχει πρόσβαση στον ορχικό ιστό είναι η μέθοδος που χρησιμοποιούνταν όλα αυτά τα χρόνια. Το micro TESE είναι η εξέλιξη της μεθόδου και αφορά την λήψη σπερματοζωαρίων από τα σπερματικά σωληνάρια με χρήση ειδικού μικροσκοπίου. Με τον τρόπο αυτό αυξάνεται το ποσοστό ανεύρεσης σπερματοζωαρίων σε σύγκριση με την κλασσική μέθοδο. Θεωρείται χαμηλής βαρύτητας επέμβαση, διενεργείται υπό ήπια αναισθησία και δεν απαιτείται νοσηλεία του ασθενούς.