精液分析通常至少要禁欲36-72小时，然后收集样本，样本通常经由手淫获得，但有些中心已经允许采用特殊的避孕套来收集正常性交的精液样本，样本收集后，必须尽快送到诊所。
通过肉眼直接观察和显微镜分析。
首先，要分析精液的物理特性、精子密度、活动度和形态学（细胞特性）。
另外，一般还要检测精液的PH值（精液应该中性或偏酸性：碱性可能表示有感染），还要检测精液的液化度和黏稠度，还要检测是否有抗精子抗体。
精液的果糖含量可以用作射精中是否有果糖的指标，射精中缺乏果糖意味着储精囊末端阻塞。
精液里的白血球对受孕起负面影响，特别是呈碱性时，可能表示有生殖道感染。
| 下表列出了世界卫生组织（WHO）的正常精液分析标准 | |
| 标准 | 参数 |
| 体积 | 2.0-5.0 ml |
| pH 值 | 7.2 to 7.8 |
| 精子水平 | 20 x 106/ml 或更多 |
| 总精子计数 | 40 x 106个精子或更多 |
| 活动度 | 样本收集后60分钟内，向前运动≥50%或快速直线运动≥25% |
| 形态学 | 50%或以上的精子形态正常 |
| 存活力 | 75%或以上存活（即排除染色精子） |
| 白血球 | 每毫升少于1 x 106个 |
| 锌总含量 | 每次射精2.4mol或以上 |
| 柠檬酸总量 | 每次射精为50mol（10 mg ）或以上果糖总含量每次射精为13 mol或以上 |
尽管精子数目（样本里的精子数量或密度）很重要，但其它因素，如精子活动度和向前运动的运动级数对于精子的生育力亦同样重要。
尽管精子数很低，许多精子质量高的男性（能生育和高活动度）依然具有生育力，此外，以前认为的不育症参数（如：精子数目少于5000/ml或精子活动度低于20%）实际上在正常生育能力的人中也存在。
应该分析两或三个精液样本，因为同一个体的不同样本的精子数目和活动度都有变异，精子样本可以定义为具有生育力、生育力较差或无生育力（无精症）
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