行诊断性睾丸活检术的适应证是睾丸体积及血清FSH水平正常的无精症或极度的少弱畸形精子综合症患者。活检的目的就是区分睾丸功能不足还是男性生殖道梗阻。非梗阻性无精子症患者行睾丸活检术的目的是作为一种治疗的手段，仅在ICSI获取精子时进行。通过睾丸活检术获取的包含有足够精子的睾丸组织应当冷冻保存以备ICSI使用。

病理学分类如下：

生精小管硬化症－生精小管缺如。

唯支持细胞（Sertoli细胞）综合征－曲细精管内只有支持细胞，而缺乏任何生精细胞。

精子成熟障碍－精子发生不完全、精母细胞分化障碍。

精子发生功能减低－精子发生存在，但生精上皮变薄，各级生精细胞和精子均一地减少。

对那些易患睾丸生殖细胞瘤的高危人群（例如不育症，隐睾症，睾丸肿瘤病史，睾丸萎缩）及睾丸微钙化的患者，可以通过睾丸活检发现睾丸原位肿瘤。