其原理是通过药物促进女性卵巢产生多个卵子，在实验室中让卵子与精子自然结合形成胚胎，再将发育良好的胚胎移植回母体子宫内继续妊娠。第二代试管婴儿技术，即卵胞浆内单精子注射技术，是在第一代基础上发展起来的一种更为精细的操作方法。它适用于严重男性因素引起的不孕症，如重度少弱精子症或无精子症等。ICSI技术的内在机理在于使用显微操作仪器直接将单个精子注入卵子胞浆中，水到渠成地提高受精成功率。
具体过程包括：促排卵、取卵、精子准备、单精子注射、胚胎培养及胚胎移植等。1. 显著提高受精率：对于精子数量极少或活力较差的情况，ICSI技术能够大大提高受精概率，甚至可以使原本无法自然受孕的夫妇成功怀孕。2. 适用范围更广：除了适用于女性因素酿成的不孕症之外，ICSI技术还适合解决男性不育问题，尤其是那些传统IVF方法难以奏效的情况。3. 减少多胎妊娠风险：通过选择较好质量的单个精子进行注射，可以在一定程度上降低多胎妊娠的可能性，于是减少母亲和胎儿面临的风险。
4. 辅助遗传学诊断：在ICSI过程中还可以结合PGD/PGS技术，对胚胎进行基因检测，筛选出染色体正常且无遗传病携带风险的优质胚胎进行移植，进一步提升妊娠成功率并避免遗传疾病传递给下一代。