A cirurgia consiste na religação (anastomose) dos canais que conduzem os espermatozoides, os deferentes, que foram interrompidos por ocasião da vasectomia. Como os deferentes possuem diâmetros pequenos, ou seja, o diâmetro interno do deferente é na ordem de décimos de milímetro, a reversão da vasectomia necessita do emprego de microscópio cirúrgico, fios e instrumentais de microcirurgia. Por ser uma cirurgia minuciosa e delicada, a reversão necessita de tempo cirúrgico maior que a vasectomia, geralmente de três a quatro horas.