睪丸活檢是一個只需局麻的門診小手術，下面介紹幾種手術方法：
1）開放活檢術
切口選在任一側睪丸的中線，切開皮膚和被膜，暴露白膜，用刀鋒將白膜切開，輕輕擠壓睪丸后用小直剪切下組織，標本放入Bouin氏液中而不能使用福而馬林。在這個手術中，附睪較活動可仔細評估其形態特征，以排除機械原因。就資料尚不能判斷微創手術是否有更好結果。標準的睪丸活檢方法應同時作涂片細胞血檢查。
2）經皮睪丸活檢術
有些作者喜歡用經皮睪丸活檢作為診斷手段，因該方法比睪丸開放活檢要簡單方便。但這種方法獲取的標本可能因太少而不夠做組織學檢查，同時還可能出現標本贗品、血腫和附睪的無意識損傷。
3）睪丸細針抽吸術
有些作者提倡在診斷性活檢中使用睪丸細針抽吸術，而另一些作者認為該技術不象開放活檢那樣得到有效的病理診斷。
任何一種手術方法都應提供足夠精子冷凍保存以備ICSI使用，如果這些精子尚活動，ICSI后的受精率或種植率將更高。