一般是用穿刺法或切開法抽取或切取少量睾丸組織, 製成切片進行顯微鏡下觀察。
在男性不育症中, 精子密度低於2千萬/毫升而激素檢查無異常發現者, 即應考慮做此項檢查, 以區別少精子、無精子是生精障礙所致還是輸精管道阻塞所致。
此外, 對內分泌功能紊亂所致的少精子症, 也可通過睾丸活檢判定生精上皮的功能狀況, 判定是原發性還是繼發性性腺功能低下, 以便決定治療方法。 對因精索靜脈曲張所致的不育患者, 通過睾丸活檢,
在不孕症的治療過程中, 通過睾丸活檢還可以判定治療後的結果, 以便延續和改變治療方案, 對指導治療均有很大意義。
除男性不育外, 睾丸活檢還用於瞭解睾丸有無惡變, 以及協助早期診斷生殖細胞腫瘤等, 而對那些確診為睾丸生精功能已徹底喪失的患者, 以及因染色體病所致的不育, 則沒有做睾丸活儉的必要。