U muže je nejdůležitějším vyšetřením analýza ejakulátu - spermiogram. Hodnocení je vždy třeba provádět po několika dnech sexuální abstinence, aby byl vzorek dostatečně kvalitní. Z jednoho nepříznivého nálezu nelze dělat definitivní závěr, vyšetření je vždy třeba s určitým časovým odstupem opakovat. Pokud se mezi spermiemi nachází hodně bílých krvinek, je namístě kultivační vyšetření, které může prokázat infekci. Nezbytná bývá analýza hladin pohlavních hormonů v krvi. U nejzávažnějších stavů je někdy nutné provést odběr vzorku tkáně (biopsii) z varlete. Mikroskopická analýza pak odpoví na otázku, zda jsou přítomny alespoň nějaké formy pohlavních buněk a zda tedy vůbec existuje nějaká naděje na úspěch. Zejména u těžší poruchy plodnosti muže bývá nezbytné genetické vyšetření k vyloučení některých dědičných chorob.

U žen prokazujeme především ovulaci. Nejpřesnější metodou je opakované ultrazvukové vyšetření (folikulometrie), při kterém můžeme přímo sledovat růst folikulu a jeho prasknutí. Výsledky je třeba posuzovat v souvislosti s analýzou hormonálních hladin v krvi. Kultivační vyšetření slouží k potvrzení nebo vyloučení vážnější infekce v pochvě. Průchodnost vejcovodů diagnostikujeme opět ultrazvukovým vyšetřením, při kterém děložní dutinu a vejcovody naplníme kontrastní látkou. Nejpřesnější informaci o stavu vnitřních rodidel včetně průkazu eventuální endometriózy získáme při laparoskopii. Jde o výkon v celkové anestezii, při kterém břišní dutinu prohlížíme tenkou optikou zavedenou do břicha malým řezem v pupku. Podobným přístrojem můžeme prohlédnout po jeho zavedení pochvou a děložním čípkem i dutinu děložní. Toto vyšetření nazýváme hysteroskopie. Pomáhá odhalit především některé vývojové vady, myomy či deformity dělohy nebo poruchy děložní sliznice. Imunologický konflikt můžeme prokázat rozborem protilátek v krvi, vysokou vypovídací hodnotu má tzv. postkoitální test, kdy sledujeme, jak se chovají spermie v poševním hlenu.