Bij de man wordt onvruchtbaarheid veroorzaakt door een tekort aan goede zaadcellen in het sperma. Het kan zijn dat er niet genoeg zaadcellen aanwezig zijn (oligozoöspermie) of het sperma bevat totaal geen zaadcellen (azoöspermie). Zelfs als er wel genoeg zaadcellen aanwezig zijn, kan het voorkomen dat de kwaliteit van de zaadcellen erg laag is. Een te lage kwaliteit kan veroorzaakt worden door een verminderde beweeglijkheid van de zaadcellen (asthenozoöspermie), maar het kan eveneens zijn dat er te veel zaadcellen zijn met een ongewone vorm (teratozoöspermie).
Onderliggende oorzaken van de onvruchtbaarheid bij een man kunnen zijn: storingen in de aanmaak van de zaadcellen door bijvoorbeeld het totaal ontbreken van de teelballen bij de man of storingen bij het lozen van de zaadcellen door een volledige of gedeeltelijke obstructie van de zaadleiders bijvoorbeeld doordat de man is gesteriliseerd maar ook seksuele problemen kunnen voor verstoringen zorgen waardoor de zaadcellen of de zaadlozing te wensen overlaat. Een man kan bijvoorbeeld door een gevoel van schaamte geen zaadlozing krijgen.
Een vrouw kan niet vruchtbaar zijn door een impermeabel celmembraan bij de eicel of omdat er totaal geen eicellen gemaakt worden. De eierstokken kunnen soms zelfs helemaal ontbreken.
Bij onvruchtbaarheid kunnen de volgende vrouwelijke aspecten een rol spelen: een verstoorde menstruatiecyclus (anovulatie) en seksuele problemen. Deze worden dikwijls (maar lang niet altijd) door een probleem in de hormoonhuishouding veroorzaakt, bijvoorbeeld een te hoog prolactinegehalte (borstvoedingshormoon) aanwezig in het bloed, een te hoge FSH-spiegel in het bloed (bijvoorbeeld door een vervroegde overgang) of een door schildklierafwijking.