睾丸活检是不育症诊断中有用的辅助手段，它能为多种不育症提供更精确的临床诊断。通常情况下，睾丸活检是在局麻下，经阴囊和睾丸白膜的小切口完成的。取一小块契形的睾丸组织作病理检查，观察精曲小管结构和细胞组分的改变并分类。睾丸活检对无精子症患者的诊断最有价值，可鉴别生精障碍和精道阻塞。

对精道阻塞，传统的生殖道探查方法是输精管造影，自输精管的阴囊侧注入造影剂显影。X线片能显示造影剂充盈的近段输精管、精囊腺和射精管的解剖结构，以确定有无阻塞。输精管造影时采集的输精管液还能确定其中有无精子存在。输精管中存在精子意味着睾丸和附睾内无阻塞。输精管造影可以精确地确定阻塞的部位。

对少精症行睾丸活检的适应症还有争议。偶发的部分性生殖道阻塞能靠睾丸活检诊断，但其发生率很低。一般来说，单侧睾丸活检已足够，但双侧不对称的睾丸应双侧活检。这种情况见于一侧无阻塞的睾丸生精障碍而对侧为阻塞性正常睾丸。

睾丸活检较新的适应症是探查睾丸萎缩，生精障碍，血FSH高的患者睾丸内是否存在成熟精子，以用于卵泡浆内精子注射和体外授精。单侧睾丸活检能在30%的该类患者睾丸中找到精子。目前，从睾丸获取精子已被常规用于解决严重男性不育症患者的生育困难。