在睾丸精子提取术时进行多点穿刺或取出数块组织，从而提高了切取睾丸组织的体积，但其获精率仍不能确定。

另外一个值得考虑的劣势在于，该法有影响睾丸血液供应的风险。在进入睾丸组织内部之前，血管分布于睾丸白膜表面，如果没有手术显微镜的观察，很难不损伤到这些血管。

由于有着出血样本受到血液污染的风险、取出的组织需求量较大等情况，我们倾向于其他的拥有较少次数的尝试且具有较高获精机会的方法。

由于普通的睾丸精子提取术会引起睾丸损伤的风险，以及获精量较少等情况，催生了睾丸显微取精术的出现。该方法通过使用显微镜帮助鉴定更有可能有生精功能的生精小管。

通常，术者起初会选择较大体积的睾丸，或者既往活检提示生精状态相对较好的睾丸（如果曾经进行过睾丸活检）；

通过显微镜的放大作用，睾丸白膜下和内部的血管可以被清晰看见并被保护，沿着睾丸白膜的无血管区域将睾丸切开一个较大的切口，通过这个切口以暴露睾丸组织。术者进一步沿着睾丸小叶分离睾丸组织，直接观察以发现可能有生精功能的生精小管。

寻找这些可能有生精细胞的生精小管的基本原则是，这些管腔大多直径较粗，颜色较不透明。那些硬化的或仅有支持细胞 (sertoli cell）的管腔，一般直径较细，看起来较为细长。

术者通过显微手术技巧，将那些更有可能产生精子的管腔取出，并交给胚胎学家进行进一步评估。找到了足够量的精子之后，再关闭睾丸，结束手术。
研究显示，与传统的睾丸精子提取术相比，睾丸显微取精术的取精率较高，取精数量较高，切取的睾丸组织较少。

超声和激素检查显示，与传统的多点睾丸活检相比，睾丸显微取精术后的睾丸急慢性改变都较少。不过即便是睾丸显微取精术，术者也要注意平衡切取样本的数量和损伤睪丸血管网的风险。