Mikroenjeksiyon (intrasitoplazmik sperm enjeksiyonu/ICSI) spermin yumurta içine enjekte edilerek döllenmesi işlemidir.
Tüp bebek tedavi sürecinde yumurtalıklar ilaçlarla uyarılır ve bir süre yumurta gelişimi takibe alınır. Yumurtalar istenen olgunluğa ulaştığında çatlatılarak toplanır ve mikroenjeksiyon işlemine kadar laboratuvar ortamında saklanır.
Spermler mikromanipülatör denilen cihazın yardımıyla herbir yumurta içine enjekte edilir. Sonrasında özel bir solüsyon içinde inkübatör cihazlara kaldırılır. Ertesi günde döllenme olup olmadığı kontrol edilir.
Mikroenjeksiyon yöntemi Invitrofertilizasyon (IVF) metoduna göre tüp bebek tedavisinde döllenme oranının en yüksek olduğu uygulamadır. Bu sebeple bu uygulama tercih edilmektedir.