不孕症的檢查項目繁多，不過一般而言會先安排初步的檢查，之後再根據檢查結果，如有 必要安排更進一步的檢查跟治療。初步檢查如下：
問診、內診、及一般身體檢查
基本的問診包括懷孕生產史，月經狀況，過去是否有慢性疾病或是骨盆腔發炎，開刀病史等等，另外還有生活型態，肥胖，是否抽煙喝酒，職業等等；從這些相關訊息找出可能造成不孕的原因。女性可藉由內診初步檢查是否有陰道發炎或是披衣菌感染等，而男性可以初步檢查是否有精索靜脈曲張等狀況。
經陰道超音波
超音波是婦產科醫師的第三隻眼睛；在不孕症檢查中扮演很重要的角色。除了可以檢查子宮跟卵巢是否有異常病變，包括子宮肌瘤，肌腺症，子宮內膜息肉，巧克力囊腫，其他卵巢囊腫等之外，也可以在不同時間追蹤子宮內膜及濾泡成長狀況。 通常在月經第3天可以檢查基礎濾泡數 （antral follicle count, AFC），基礎濾泡大小在2-10mm, 是可以對濾泡刺激素有反應，而可生長且排出成熟的卵子。基礎濾泡可以用來預測卵巢庫存量以及當週期療程可得到的卵子數量。
(經陰道超音波)
血液荷爾蒙及卵巢庫存量檢查
抽血檢查血液荷爾蒙可以初步了解內分泌功能及卵巢庫存量的狀況。基本檢查項目如下：
1. 抗穆勒氏管賀爾蒙 (anti-mullerian hormone, AMH)
AMH是一種醣化蛋白賀爾蒙，為卵巢中空腔前濾泡中的顆粒細胞 (granulosa cell) 所分泌，在體內對濾泡生成及成熟有調控功能。一般而言，AMH 在青春期性成熟時分泌量最高，而隨著年齡增長逐漸下降; AMH 愈高表示卵巢在未來可供使用的卵子存量愈豐沛，愈低表示卵子存量有限，血液中AMH值不隨月經周期、有無懷孕、有無服用避孕藥等而變動，在任何時期抽血濃度數值都穩定，也不因其他女性荷爾蒙消長而影響；因此AMH是目前用來預測卵巢庫存量的一個很重要的生物指標。
AMH在臨床上還可以用於評估卵巢過度刺激症候群發生的風險、多囊性卵巢症候群的輔助診斷，以及輔助診斷是否已經停經等等。 另外要注意的是AMH 僅代表卵子庫存的數量多寡，並不代表卵子品質的好壞！卵子品質 （即染色體是否正常）還是跟年齡息息相關的。
2. 濾泡刺激素 （Follicular-stimulating hormone， FSH）
為腦下垂體前葉分泌之荷爾蒙，主要作用在卵泡之顆粒細胞，促使卵泡發育長大及成熟，可作為評估卵巢功能之參考。通常在月經第3天抽血，若其值大於 10 IU/ml，代表卵巢功能可能開始衰竭，此數值越高，表示卵巢功能越差。
3. 黃體刺激素 （Luteinizing hormone，LH)
同樣由腦下垂體前葉分泌之荷爾蒙，用以刺激卵泡成熟並促使成熟之卵泡破裂排卵及協助黃體之形成。通常尚未排卵前，此荷爾蒙最好小於５IU/ml，排卵前若此荷爾蒙太高對正在發育之卵泡品質會有負面之影響。
4. 泌乳激素（Prolactin）
同樣由腦下垂體前葉分泌，用以刺激乳腺生長發育，懷孕時此荷爾蒙會急遽增加，平時是受到抑制的。此賀爾蒙與卵巢荷爾蒙互相拮抗，太高會抑制排卵，導致不孕。
5. 雌激素（estradiol，E2）
由卵巢所分泌，當卵泡受FSH刺激逐漸發育長大同時，卵泡細胞會分泌大量雌激素，其濃度高低可反應卵泡成熟度。通常一顆成熟卵泡大約分泌１５０～３００pg/ml之雌激素，依此類推，所以雌激素越高表示成熟之卵泡數越多。另外，經期中的E2值也可以代表濾泡的品質，以濾泡生長期間接受E2檢查的總值除以濾泡總數，便可大略評估濾泡的品質。
6. 黃體激素 （Progesterone，P4）
由卵巢及胎盤製造，當卵泡破裂排出卵子後，卵泡細胞轉換成黃體細胞，並開始大量分泌黃體素，其主要作用在子宮內膜使其穩定，以利胚胎著床及懷孕之維持。
7. 甲狀腺功能
TSH為甲狀腺刺激激素，由腦下垂體前葉分泌，通常合 併測量free T4 以判斷甲狀腺功能及其原因。不管是甲狀腺功能亢進或是低下對於排卵已經懷孕功能都會有影響。
男性精液檢查
精液檢查也是不孕症基本檢查之一。在檢查前男性應禁慾2～4天，以手淫方式把全部精液收集在集精罐中，收集時應把精液直接射入容器中，而不可用市售保險套因其含有殺精成分。實驗室人員將會檢查精液之液化時間、外觀、體積、黏稠度、精蟲數量、精蟲形態、精蟲活動力、是否有發炎細胞白血球等項目。
有些機構也提供精蟲抗體的檢驗，不過由於這項檢驗的準確度存疑，而且精蟲抗體與不孕症的相關度如何，目前尚無定論，因此精蟲抗體檢查在許多醫療機構並非屬於常規檢驗項目。另外，精液檢查的數據會隨著收集時機，收集方式是否正確、以及男性本身當時的身體狀況而有所改變，因此，精液檢查有時要做兩次以上才能正確診斷。
輸卵管攝影
這個檢查會安排在月經乾淨後但是排卵前做，所以大部分會安排在月經第9-11天時。在做輸卵管攝影時，病人採截石式(上內診檯的姿勢)，經陰道將水溶性含碘顯影劑從子宮頸注入子宮腔及輸卵管，並照射X光檢查顯影劑是否經過輸卵管散入腹腔內；如此可以觀察子宮內部狀況(如子宮腔沾黏，子宮腔內肌瘤等)，輸卵管是否有阻塞，或是輸卵管水腫等等。這是在不孕症檢查中相對比較不舒服的一個檢查，因為在把顯影劑注入體內的過程會有程度不一的疼痛感，另外很少數的可能併發症包括對顯影劑過敏，出血，及骨盆腔發炎等等，所以在作檢查之前通常會給予預防性的抗生素跟止痛藥。 (延伸閱讀：輸卵管攝影知多少)
子宮鏡檢查
子宮鏡也是婦產科醫師的重要工具，在子宮腔內的病灶可以直接目視，確認其實際狀況而做進一步的處理。子宮鏡檢查可以發現子宮內膜息肉、子宮腔沾黏、子宮中隔、黏膜下子宮肌瘤、慢性子宮發炎等等；對於不明原因的不孕症也是子宮鏡的一個重要適應症。
子宮鏡的檢查時機最好也是在月經剛結束但是排卵前，單純診斷性子宮鏡檢查不必麻醉，患者同樣以內診姿勢躺在檢查檯上，醫師使用軟式子宮鏡或細口徑的硬式子宮鏡，經過陰道，子宮頸，灌入無菌生理食鹽水以擴張子宮腔，然後直接看到子宮腔內病灶，病人沒有外在傷口，過程順利的話通常10分鐘內可以完成檢查。另外有些需要做內膜切片或是簡單的子宮內膜息肉也可以直接完成不需要麻醉。若是發現較大的黏膜下子宮肌瘤或是嚴重子宮腔沾黏的，則可以麻醉進行子宮鏡手術；通常順利的話也是門診手術，麻醉恢復觀察一小時後即可回家。
子宮鏡檢查雖然相對侵入性，但是基本上是安全的；而子宮鏡手術也是相對安全的手術，但是也有少數可能的併發症包括子宮穿孔、出血、感染、低血鈉、水中毒、及麻醉的風險等。(延伸閱讀：子宮鏡—婦產科醫師的第三隻眼）
