Bij de bepaling van de mannelijke vruchtbaarheid is onderzoek van het sperma van essentieel belang. Dit onderzoek wordt macroscopisch en microscopisch uitgevoerd. De hoeveelheid geproduceerde sperma en de kwaliteit van de sperma geven een indicatie van de vruchtbaarheid van de man. Voordat de man het sperma opvangt en afgeeft voor onderzoek zal hij zich minstens drie dagen moeten onthouden van een orgasme, dus geen zaadlozing gedurende drie dagen, dit is nodig om voldoende voorraad op te kunnen bouwen. 

Het opvangen van het sperma moet in een steriel potje of container geschieden ( dus niet in een lege fles) Het steriel opvangpotje kan gehaald worden bij het laboratorium waar dit onderzoek zal plaatsvinden. Het sperma mag niet in een condoom opgevangen worden en daarna worden overgeheveld in het potje. Binnen één uur na afname moet het sperma bij het laboratorium bezorgd zijn, waarna het gelijk onderzocht wordt omdat de zaadcellen, buiten het lichaam, doodgaan. In het lab wordt onderzocht hoeveel het volume van de sperma bedraagt en hoeveel zaadcellen erin zitten. Bij een normale zaadlozing moet minimaal 2 ml sperma geproduceerd worden, die minstens 20 miljoen zaadcellen per ml moet bevatten. Dit noemt men een normale hoeveelheid sperma. 

Het sperma wordt in het lab verder onderzocht op onder andere de beweeglijkheid en de vorm van de zaadcellen. Dit gebeurt onder de microscoop. De beweeglijkheid van de zaadcellen is van belang, omdat ze een vrij lange weg moeten afleggen in het lichaam van de vrouw om uiteindelijk een eicel te bevruchten. Zaadcellen met een afwijkende vorm, kunnen een eicel niet bevruchten. Bij het uitblijven van een zwangerschap worden beide partners, man en vrouw, onderzocht op hun vruchtbaarheid. Voor de man is een sperma-analyse de methode om vast stellen als zijn zaad wel of niet krachtig genoeg is om een eicel te bevruchten.