不孕症的医学治疗会包括使用生育药物（英语：fertility medication）、医学设备、手术或是这些方式合并进行。若精子品质良好，而且女生生殖组织的机制都正常（有作用的输卵管，没有疤痕或是黏粘），可以使用诱导排卵（英语：ovulation induction）的药物。医师或是妇女健康专科护士也可能会建议使用避孕用的宫颈帽，但患者在家中将精液放在宫颈帽内侧，再置入子宫颈处，并且子宫颈置入生育辅助设备（英语：conception device），也可以进行子宫内人工授精（英语：intrauterine insemination）（IUI），由医师或是妇女健康专科护士在排卵时利用导管将精子置入子宫中，这些方式的受精都是在女性体内进行。

如果保守药物治疗无法足月妊娠，医师或WHNP可能会建议患者接受体外受精（IVF）。IVF和相关技术（卵细胞质内精子注射（英语：Intracytoplasmic sperm injection）（ICSI）、受精卵输卵管内移植（英语：ZIFT）（ZIFT）、配子输卵管内移植（英语：Gamete intrafallopian transfer）（GIFT））被称为辅助生殖技术（英语：assisted reproductive technology）（ART）。

辅助生殖技术通常由刺激卵巢增加卵泡数量开始。刺激后，医师自卵巢中手术取出一个或多个卵，在实验室将它们与精子结合，以产生一个或多个胚胎。受精在体外完成，再将受精卵重新植入女性生殖道中，植入的过程称为胚胎移植（英语：embryo transfer）。

其他医疗技术还有：输卵管成形术（英语：tuboplasty），辅助孵化和胚胎植入前遗传筛选。

体外受精

体外受精（IVF）是最常用的辅助生殖技术，已被证明能治疗数种不孕情况，如：输卵管堵塞或受损，子宫内膜异位症，反复子宫内人工授精（IUI）失败，原因不明的不孕症，卵巢储备不良，精子数量不足或是无精子。

卵细胞质内精子注射

卵细胞质内精子注射（英语：Intracytoplasmic sperm injection）（ICSI）技术用于精液品质不佳、精子数目不足或是过去体外受精时受精失败。 这个技术涉将一个健康精子直接注射到成熟卵子中，再将受精胚胎转移到子宫内。

生育旅游

生育旅游（可能违法）（英语：Fertility tourism）是指前往另一个国家进行生育治疗。可视为医疗旅游之一。生育旅游存在的主因是寻求的治疗方式符合目标国家的法律规定或是价格比较便宜。体外受精和捐赠授精是一般寻求的主要治疗方式。

干细胞疗法（仍在实验中，未正式纳入临床医疗行为当中）

如今，有数种干细胞疗法相关的治疗（仍在实验中）。这是个新机会，不仅适用于缺乏精卵（配子）的伴侣，也适用于想生育后代的同性恋和单身人士。利用此疗法，理论上可以在体外获得人工配子。有数个针对女性和男性的不同研究进行中。

精原干细胞移植（仍在实验中，请勿相信各种渠道的推广宣传）：在生精小管中进行。透过治疗，患者能产生精子，因此，若他愿意就有机会生育后代。这是专为癌症患者设计，因为具生殖毒性的治疗会破坏精子。

卵干细胞（仍在实验中，请勿相信各种渠道的推广宣传）：一开始人们认为女性拥有的滤泡数量有限。然而，科学家已发现，某些干细胞在婴儿出生后的环境，能产生新的卵母细胞。显然只有0.014％的细胞有此能力（这可能解释为什么现在才被发现）。它们是否存在仍有争议，但若为真，这可能为不孕症开启全新疗法。

干细胞疗法（仍在实验中，请勿相信各种渠道的推广宣传）还刚起步，一切尚在研究中。但它可能是多种疾病（包括不孕症）的未来治疗。这些研究尚待时日，才能为成为医疗的常规服务。