في كثير من الحالات تكون عينة الخصية هي المصدر الوحيد لاستخلاص الحيوانات المنوية وذلك عندما تنعدم الحيوانات المنوية في السائل المنوي سواء بسبب انسداد بالقنوات المنوية أو ضعف الإنتاج بالخصية. أشهر التقنيات هي إما البزل بالإبرة في حالات الانسداد أو عن طريق الجراحة الميكروسكوبية من خلال جرح صغير في حالة ضعف الإنتاج. وفي الحالتين يغادر المريض المستشفى في نقس يوم العملية ويستطيع العودة للعمل بعد يوم إلى ٥ أيام. وبفضل استخدام التقنيات الجراحية الحديثة في استخراج الحيوانات المنوية تصل نسب النجاح إلى ما يتعدى ٨٠%. من المعروف أن نسيج الخصية لا يتجدد ولذلك يحرص استشاري الذكورة على الدقة الشديدة في استئصال أقل كمية من نسيج الخصية تثمر عن أكبر عدد من الحيوانات المنوية للحفاظ على وظيفة الخصية. وبالتالي لا يجوز أن تكون عينة الخصية تشخيصية فقط أي أن يتم التخلص منها بعد فحصها كما كان الحال في الماضي ولكن يجب أن تكون تشخيصية وعلاجية في آن واحد وهذا يعني إما استخدامها في الحقن المجهري مباشرة مع تجميد المتبقي منها أو الاقتصار على حفظها بالتجميد فقط لاستخدامها في المستقبل. فكثيراً ما تكون هذه العينة هي الأمل الوحيد.