Phẫu thuật trong vô sinh nam có thể được chia thành các nhóm chính, thường gặp đó là:

- Phẫu thuật để chẩn đoán căn nguyên vô sinh: Cụ thể như sinh thiết tinh hoàn, chụp ống dẫn tinh có chất cản quang…

- Phẫu thuật giúp cải thiện chất lượng tinh trùng: Đây là biện pháp tăng chất lượng tinh trùng đối với những trường hợp tinh trùng yếu: phẫu thuật cho người bị tràn dịch tinh mạc hoặc phẫu thuật cho các bệnh nhân bị giãn tĩnh mạch tinh. Khoảng 15% dân số nam bị căn bệnh giãn tĩnh mạch tinh, chiếm khoảng 40% nam giới hiếm muộn. Sau khi phẫu thuật, tinh dịch đồ được cải thiện 66%.

- Phẫu thuật tái lập đường đi của tinh trùng: Có hai biện pháp phổ biến đó là:

+ Phẫu thuật nối ống dẫn tinh - ống dẫn tinh (tắc nghẽn do triệt sản hoặc các chấn thương gây ra trong đời sống). Kỹ thuật vi phẫu này sẽ cho tỷ lệ thành công từ 79-90%.

+ Phẫu thuật nối ống dẫn tinh - mào tinh là biện pháp vi phẫu, giúp cho ống dẫn tinh được thông suốt, không còn bị tình trạng tắc nghẽn nữa. Phẫu thuật này tỷ lệ thành công từ 30-78%, và tỷ lệ có thai 10-43%. Tỷ lệ thành công sẽ phụ thuộc vào vị trí nối (đầu, thân hay đuôi mào tinh), tình trạng của mào tinh, tinh hoàn và kỹ thuật khâu nối.

- Phẫu thuật các bất thường về giải phẫu cơ thể (ở bộ phận sinh dục) do bẩm sinh hoặc mắc phải: Đó là phẫu thuật cho các trường hợp có lỗ tiểu đóng thấp, cong dương vật…

- Phẫu thuật chọc hút để lấy tinh trùng từ mào tinh - trong những trường hợp nam giới không có tinh trùng trong tinh dịch (trong quan hệ vợ chồng, người đàn ông có xuất tinh, nhưng trong tinh dịch không có tinh trùng bởi một lý do nào đó tinh trùng mắc kẹt lại ở mào tinh, không theo tinh dịch ra ngoài được)...

Lưu ý: Các bệnh nhân hiếm muộn - vô sinh nam trước hết cần được khám chẩn đoán bệnh tại các phòng khám nam khoa. Sau đó, tùy vào bệnh trạng và hoàn cảnh riêng để quyết định biện pháp điều trị. Chẳng hạn, nếu người vợ đã lớn tuổi thì nên chọn biện pháp "siêu tốc" TTON; muốn điều trị khỏi hẳn bệnh thì cần tới các phẫu thuật nam khoa.