各种不孕的因素中，男方占25％－40％。就男方而言，体格检查及外生殖器检查后，可作精液分析（禁欲2－5天），若精液无精子，要查精液中是否有果糖，判断是否存在射精道狭窄或先天性输精管缺损。排除此种情况后可重复检测一次，如仍显示无精或少精，可作进一步的激素测定。部分男性精液不液化，可能存在炎症、不良生活方式或压力等影响因素，有些则存在器质性疾病需相应治疗。有时无法确认不孕的真正原因时，可作睾丸活检。对于非阻塞性无精子或严重少精的男性，尤其拟行辅助生殖技术（如ICSI）前，应建议染色体核型分析。
女方是生育事件的主体，生育的很多环节都与女性相关，女方因素占各种不孕原因的40％－55％。详尽的病史询问后，必须仔细的专科检查，如溢乳症、性毛分布、生殖器检查等。若有异常发现，如溢乳、生殖道炎症、生殖道构造异常或肿瘤等，则需针对这些异常进行下一步诊治。例如，严重的宫颈炎症会改变宫颈黏液性状从而影响精子穿透并灭活精子，治疗效果不佳的可考虑人工受精。部分严重的生殖道炎症患者应行病源微生物检查，尤其针对衣原体、支原体和淋菌的检查，因为这些感染因素很容易影响生殖能力。
如无特殊发现，可考虑排卵功能及输卵管通畅程度的问题，这是女方不孕的主要原因。基础体温测定经济又无创，嘱患者每天清晨起床前口表测体温并记录，了解是单相还是双相型，且是否存在黄体期过短的情况。如果月经失调或基础体温单相，则必须测定激素水平，应在月经来潮的3－5天测定性激素（至少测定FSH、LH、PRL三大垂体激素），以鉴别排卵异常的原因是在下丘脑－垂体－卵巢轴的哪一水平。如果基础FSH水平偏高，可考虑卵巢储备功能下降。但如果兼有原发闭经或月经稀少及畸形特征，则需进行染色体核型分析，以排除Turner’S综合征或超雌综合征等导致的卵巢不发育或发育不全。另外，甲状腺功能及肾上腺皮质功能也和女性生育密切相关，必要时需要补充测定TSH、17－OHP及DHEAS等激素。
超声检查既能发现盆腔器质性问题，又能监测卵泡发育和排卵。超声检查若为条索状性腺，应查染色体，染色体核型为XY的，为防性腺恶变应予切除。有的妇女基础体温测定双相，黄体中期血孕酮测定也显示排卵，但其实并未排卵，只有超声才能发现卵子未排出（未破裂卵泡黄素化综合征）。一般从月经周期第10天开始连续超声监测卵泡生长及有无排卵，在检查的同时就可指导试孕。
卵泡发育及排卵正常而指导试孕失败的，尤其既往有宫腔操作史或盆腔术史者，考虑输卵管通畅程度异常。输卵管通液术虽价廉简便，但准确性差，所以常用子宫输卵管碘油造影检查（HSG），可于月经干净后排卵前行HSG，以了解宫腔轮廓及输卵管通常程度。HSG仅为筛检试验，如怀疑有异常（如子宫内膜息肉、子宫内膜结核、宫腔粘连及宫腔纵隔等），需进行腹腔镜或宫腔镜检查来确诊，并进行相应的矫治手术。
以上检查均不能发现问题时，可做免疫因素检查，尤其既往有自然流产的不育夫妇。免疫因素检查分为精子免疫异常和女方体液免疫异常。例如抗精子抗体男女双方都可产生，可引起精子凝集，影响精子活动力和存活率、抑制受精功能。女方的抗透明带抗体可改变透明带性状影响受精过程，抗心磷脂抗体则可引起胚胎种植部位小血管内血栓形成导致种植失败。以上部分异常保守治疗无效可考虑辅助生殖技术。
另外，子宫内膜异位症在不孕患者中很常见，约占80％，内异症患者引起不孕的原因复杂，盆腹腔微环境及免疫异常的影响为主要因素，兼输卵管输送卵子及卵巢功能异常。然而不少患者却没有痛经或性交痛等症状。对于不明原因不孕患者，若怀疑此症，可作腹腔镜检查，确定有病变存在可行腹腔镜下手术治疗。部分无症状性子宫腺肌症可行阴道超声和MRI作为非侵入性的诊断手段，一旦确诊，予GnRH类似剂治疗3－6个月，再积极试孕可提高受孕机会。
应当说明的是，经过系列检查，90％以上不孕夫妇可查找出原因，但仍有少数患者找不到明确因素，即不明原因不孕夫妇；或不孕因素经治疗后仍然无法受孕的情况。此时，应充分说明后，让患者放松休息，也有发生意外自然受孕的情形。
总之，不孕症关系的环节非常多、病因复杂多样，相应的检查方法和手段众多。应遵循简便而非侵入性检查在先，侵入性及价昂检查在后的步骤。有些基本的检查对每对不孕夫妇都是必要的，有些检查则要针对初筛的异常发现特别地施行。不孕症常涉及两个以上因素，因此必须通过男女双方情况综合评估。
