La crioconservazione degli spermatozoi si applica in tutti i casi in cui è necessario preservare la  “fertilità” del paziente in previsione di interventi demolitivi o terapie chemio-radioterapiche.

Il caso tipico è quello di un paziente con patologia neoplastica che debba sottoporsi a chemioterapia o radioterapia: sapendo che la terapia danneggerà seriamente la sua fertilità, può preventivamente depositare una certa quantità di spermatozoi in una banca del seme, per poi scongelarli e utilizzarli, tramite le tecniche di Procreazione Assistita, nel momento in cui vorrà avere un figlio.

Nell’ambito delle PMA, si ricorre al congelamento degli spermatozoi in caso di pazienti che presentano una grave alterazione dei parametri spermatici (severa oligoastenoteratospermia), al fine di garantire la conservazione degli spermatozoi in caso di peggioramento della capacità riproduttiva nel tempo; oppure quando c’è il rischio che, a causa di una reazione emotiva, il paziente non riesca a produrre un campione di liquido seminale al momento del prelievo degli ovociti o nei casi in cui, in seguito a chemioterapia, si induca una azoospermia iatrogena nel paziente affetto da malattia neoplastica. Questa tecnica consente, inoltre, di crioconservare gli spermatozoi ottenuti chirurgicamente dal testicolo o dall’epididimo al fine di evitare al paziente di sottoporsi ad intervento chirurgico per ogni ciclo di fecondazione assistita affrontato. 
Il processo di congelamento e scongelamento degli spermatozoi può avvenire attraverso varie tecniche. 

In sostanza gli spermatozoi vengono trattati con crioprotettori e caricati in  appositi contenitori chiamati PAILLETTES, e quindi vengono progressivamente portati a temperatura sempre più bassa fino ad essere immersi in azoto liquido alla temperatura di -196°C. Analogamente, lo scongelamento consiste nel riscaldare progressivamente le paillettes fino a 37°C e nel recuperare gli spermatozoi.

Sia durante il congelamento che lo scongelamento è possibile indurre danni irreversibili  agli spermatozoi. Infatti gli spermatozoi sono molto sensibili ai cambiamenti di temperatura e si calcola che almeno il 50% di essi vada perso a causa della crioconservazione.
Tuttavia gli spermatozoi che sopravvivono alla procedura di congelamento/scongelamento sono perfettamente normali e vari studi dimostrano che la crioconservazione non danneggia né geneticamente né metabolicamente gli spermatozoi.