Спермата се състои от сперматозоиди и семенна течност. За оплодителната способност на спермата са важни не само физиологичните параметри на сперматозоидите, но и оптималното съдържание на белтъци, свободни аминокиселини, липиди и др.

Най-точна представа за състоянието на оплодителната способност на мъжа дава изследването на еякулата.
Получаването на спермата става чрез мастурбация в лабораторни условия. Материалът се събира в затоплен сух стерилен съд с широк отвор. Необходимо е да се събере цялото количество еякулат. Препоръчва се изследването да става след 5-дневно полово въздържание, за предпочитане сутрин след уриниране. Изисква се въздържание от алкохол, опиати и лекарствени средства.
Изследват се следните параметри на свежо получения еякулат:
- Обем;
- Цвят;
- Миризма;
- Време на втечняване;
- рН;
- общ брой на сперматозоидите в 1 мл;
- процент на подвижните сперматозоиди;
- морфология;
- фруктолиза и количество на фруктозата;
- кисела и алкална фосфатаза;
- скорост на придвижване на сперматозоидите;
- други формени клетки - левкоцити, еритроцити и др.
Изготвя се т. нар. спермограма.
Някои от възможните основни отклонения при нея са:
- Азооспермия – липса на зрели сперматозоиди в еякулата на мъжа;
- Аспермия - липсват клетки на сперматогенезата;
- Асперматизъм - липсва еякулация;
- Олигозооспермия - сперматозоидите са с намалена подвижност;
- Хипоспермия - количеството на еякулата е под 2 мл;
- Хиперспермия - количеството на еякулата е над 6 мл.

Други изследвания
Търсене на инфекция
- Бактерии;
- Гъбички;
- Хламидия;
- Херпес вирус;
- Трихомонас вагиналис;
- Микоплазма;
- СПИН;
- ХИВ.
Генетични изследвания
Най-често срещаните генетични аномалии, водещи до нарушения в мъжката оплодителна функция са:
- аномалии в броя на хомозомите /хху,хуу/;
- аномалии в структурата на хромозомите, най-вече в У-хромозомата;
- транслокации-размествания на хромозомите;
Аномалии в У-хромозомата могат да доведат до азооспермия – пълна липса на сперматозоиди в семенната течност на мъжа.
В У-хромозомата на мъжа се намира азооспермния фактор, който играе много важна роля в сперматогенезата на мъжа. Някои от аномалиите на У-хромозомата се проявяват с изразена олигозооспермия.
Вродената липса на дуктус деференс (семенният канал, отвеждащ спермата от тестисите в канала на уретрата) е друга причина, водеща до азооспермия, а оттам и до мъжки стерилитет.
Генетичният тест (кариотипизация) е задължителен при мъжете, страдащи от стерилитет. Ако този генетичен тест не бъде направен, има голям риск тези дефекти да се прехвърлят върху бъдещото поколение (в случаите, когато е възможно оплождане).
Биопсия
Биопсията е вземане на материал от тестиса за изследване, при което се търси и установява дали има сперматогенеза или не.