顕微授精とは、顕微鏡を用いて卵子に直接精子を注入して受精させる方法で、主に卵細胞質内精子注入法（ICSI イクシィ；Intracytoplasmic sperm injection）が行われます。 体外受精が受精そのものには人の手を介さず自然に任せる方法であるのに対し、顕微授精は人の手によって受精させます。このように体外受精と顕微授精とでは受精方法が異なりますが、採卵、培養、胚移植などは同じです。
精子に受精障害（乏精子症、精子無力症、無精子症など）がある場合でも受精させることができるため、体外受精で妊娠に至らなかった場合に行われます。