Суть операции заключается в том, что хирурги проводят биопсию ткани яичка избирательно: под контролем операционного микроскопа они определяют наиболее перспективные участки, в которых возможно созревание сперматозоидов. Эмбриолог, присутствующий на операции, параллельно исследует материал биопсии и сообщает результат хирургам по каждой полученной пробе. Таким образом, вероятность обнаружения перспективных сперматозоидов при Micro-TESE значительно увеличивается по сравнению с обычной биопсией яичка (стандартной операцией TESE), в которой микроскопическая техника не применяется.