Có nhiều nguyên nhân có thể gây ra tình trạng không tinh trùng nhưng thường gặp nhất là do rối loạn quá trình sinh tinh, đây là nguyên nhân có thể chiếm đến 50% các trường hợp không tinh trùng. Sinh tinh là một quá trình phức tạp xảy ra bên trong tinh hoàn. Các rối loạn về sinh tinh có thể gặp như giảm sinh tinh, hội chứng chỉ có tế bào Sertoli … Theo nghiên cứu có đến khoảng 30% trường hợp không tinh trùng hay tinh trùng ít, yếu, dị dạng nặng có bất thường về cấu trúc gen chính vì vậy, bất thường về yếu tố di truyền cũng có thể là một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng không tinh trùng.
Nguyên nhân tiếp theo là bất thường ở đường dẫn tinh, trong đó thường gặp nhất là do tắc ống dẫn tinh, nơi dẫn tinh trùng từ mào tinh đến niệu đạo sau trong quá trình xuất tinh. Tắc ống dẫn tinh có thể xảy ra sau viêm nhiễm hay trong một số trường hợp sau thắt ống dẫn tinh. Ngoài ra, một số dị tật bẩm sinh như không có ống dẫn tinh hai bên cũng có thể là một trong những nguyên nhân gây không tinh trùng do tắc nghẽn. Theo nghiên cứu, tình trạng này có thể xuất hiện với tần suất khoảng 6%.
Ngoài ra, còn có một số nguyên nhân ít gặp khác có thể là rối loạn hoạt động đường dẫn tinh hay suy tuyến yên. Xuất tinh ngược dòng (tinh dịch được đưa ngược vào bàng quang) là một trong những nguyên nhân thường gặp của rối loạn đường dẫn tinh. Tình trạng này có thể xuất hiện lên đến 18% trong các trường hợp không tinh trùng.
Để điều trị các trường hợp vô sinh do không tinh trùng, nếu bệnh nhân không muốn xin tinh trùng người khác, một điều kiện tiên quyết là phải lấy được tinh trùng của người chồng. Trong trường hợp xuất tinh ngược dòng, tinh trùng có thể được lấy từ nước tiểu trong bàng quang (sau khi đã được điều chỉnh pH cho thích hợp).
Trong các trường hợp không tinh trùng do tắc nghẽn, tinh trùng có thể được lấy từ mào tinh bằng vi phẫu thuật hay đâm kim xuyên qua da. Trong một số ít trường hợp, khi không thể lấy được từ mào tinh, tinh trùng có thể được lấy từ tinh hoàn. Tinh trùng thu được có thể được sử dụng trong kỹ thuật bơm tinh trùng vào buồng tử cung, thụ tinh trong ống nghiệm hay tiêm tinh trùng vào bào tương trứng.
