Безпліддя у чоловіків здатні викликати такі молекулярно-генетичні порушення в генах як хромосомні порушення (збалансована реципрокна або робертсонівські транслокації, інверсії та інші структурні зміни каріотипу).
Транслокації призводять до перебудови хромосомного матеріалу. Це можуть бути збалансовані або незбалансовані транслокації в залежності від рівномірного або нерівномірного зсуву матеріалу. Збалансовані транслокації по суті перемикають матеріал між хромосомами без будь-якої втрати або збільшення генів і, отже, не спричиняють негативного відбитку чи фенотипу для ураженої особи. Вони трапляються приблизно в 1 з 500 пологів. Хоча, зазвичай, носії є здоровими, ці носії мають вищий ризик створення незбалансованих транслокацій у своїх гаметах, які потім передадуться їхній дитині. При незбалансованій транслокації генетична інформація обмінюється нерівномірно, тому є додаткові або відсутні гени. Менш поширеним є невзаємний обмін, при якому матеріал з 1 хромосоми переміщується в іншу, але жоден матеріал не повертається до першої.
Робертсонівські транслокації відбуваються на або поблизу центромери хромосом 13, 14, 15, 21 і 22, які вже мають дуже короткі плечі. Короткі плечі зливаються, а довгі плечі утворюють набагато більшу хромосому. Через це часто загальна кількість хромосом зменшується з 23 до 22. Це трапляється приблизно у 1 з 1000 живонароджених без фенотипових змін або підвищеного ризику захворювання. Однак це підвищує ризик трисомії у будь-якого потомства, особливо синдрому Дауна.Реципрокні транслокації — це хромосомні аберації, що характеризуються обміном сегментів ДНК між негомологічними хромосомами без збільшення чи втрати ДНК у точках розриву, і, таким чином, є збалансованими перебудовами. Особи з реципрокними збалансованими транслокаціями (RBT) зазвичай є фенотипово нормальними, якщо тільки точки розриву транслокації не порушують домінантний(і) ген(и) або транспозиція хромосомних сегментів не впливає на експресію сусідніх генів. Близько 27% пацієнтів із новоутвореною ЗБТ мають вроджені дефекти та/або розлади нейророзвитку, тоді як усі особи з транслокаціями мають ризик репродуктивних збоїв. Хромосомні транслокації є найпоширенішими структурними порушеннями у чоловіків з частотою 1,23 на 1000,30 і їх поширеність у 10 разів більша серед пацієнтів з діагностованим безпліддям.Хромосомні транслокації поділяють на збалансовані та незбалансовані. Збалансована реципрокна транслокація — це обмін генетичним матеріалом між двома або більше хромосомами. У збалансованих реципрокних транслокаціях розрізняють транслокації аутосомних і статевих хромосом. Залежно від контрольних точок приблизно 60% носіїв аутосомних транслокацій мають принаймні один аномальний параметр в аналізі сперми. Хоча частота транслокацій статевих хромосом є рідкою, деякі вчені відзначають наявність зв’язку між транслокаціями Y-хромосоми та азооспермією. 
Робертсонівська транслокація є найпоширенішою формою незбалансованої хромосомної транслокації у людей, а також поширеною причиною чоловічого безпліддя. Робертсонівські транслокації виявляються у 0,9%-3,4% безплідних чоловіків із тяжкою сперматогенною дисфункцією. Вони можуть виникати в п’яти акроцентричних парах хромосом (13, 14, 15, 21, 22) і спричиняти їх розрив у своїх центромерах, спричиняючи злиття двох довгих плечей, у результаті чого утворюється одна велика хромосома. Таким чином, особи з робертсонівською транслокацією мають 45 хромосом. 
Незважаючи на наявність даної генетичної аномалії, носії робертсонівської транслокації є фенотипово нормальними, оскільки короткі плечі двох акроцентричних хромосом не містять важливих генів. Однак носії мають підвищений ризик анеуплоїдії сперми, що може призвести до викидня або народження дітей із транслокованою трисомією. Теоретично, одна шоста сперматозоїдів носіїв має нормальний каріотип, ще одна шоста має робертсонівську транслокацію, а решта дві третини знаходяться в незбалансованому стані, або в нулісомії, або в дисомії хромосом, залучених до транслокації. Проте частка незбалансованих сперматозоїдів в еякульованій спермі носіїв робертсонівської транслокації, як повідомляється, становить від 5,8% до 32% (тобто, показники є набагато нижчими за теоретичні показники через природний відбір під час сперматогенезу. Тим не менш, чоловіки-носії робертсонівської транслокації мають вищий ризик виникнення викиднів або народження дітей із транслокованою трисомією.
Однобатьківська дисомія, або UPD – це успадкування обох гомологічних хромосом від одного батька. UPD може викликати аномальний фенотип через ефект імпринтингу або неуспадкування рецесивних генів. Відомо, що синдром Прадера-Віллі та синдром Ангельмана пов’язані саме з UPD хромосоми 15 у матері та батька.
Структурні аномалії Y-хромосоми, які відповідають за чоловіче безпліддя, включають багато варіацій, таких як макроделеції довгого плеча Y-хромосоми (del(Yq), кільце Y) або подвоєння Y-хромосоми (dup(Y)) . Ці аномальні Y-хромосоми іноді описуються як маркерні хромосоми (mar+) за допомогою регулярного аналізу хромосом. Хоча у цих пацієнтів зазвичай спостерігається азооспермія, мікро-TESE може бути показано за умови, що ділянки AZF не були включені до видаленого сегмента. Навіть якщо делеція Yq містить ділянку AZF, мікро-TESE все одно можна розглядати за тими самими ознаками, що й у випадку мікроделеції AZF. Однак у випадку, якщо передбачається, що ці Y-хромосоми будуть успадковані їхніми нащадками чоловічої статі, слід ретельно надати генетичну консультацію – і тестувати отримані ембріони.
Синдром зміни чоловічої статі 46,XX є однією з найрідкісніших статевих хромосомних аберацій при чоловічому безплідді. Частота 46,XX синдрому зміни чоловічої статі становить один на 20 000-30 000 новонароджених чоловіків. Приблизно 80% цих чоловіків складаються з осіб із неоднозначністю геніталій, у яких є ген Y ( SRY ) визначення статі в Х-хромосомі або аутосомах, тоді як 20% чоловіків XX були SRY- негативними, що демонструє більшу частоту нечіткості статевих органів, гіпоспадії , крипторхізм і різні ступені маскулінізації. Усі чоловіки 46,XX були повністю безплідними через відсутність ділянки AZF у довгому плечі Y-хромосоми. 
При виявленні порушення спермограми або підозрі на наявність генетичного синдрому у чоловіка необхідною є експертна та персоналізована діагностика пацієнта, задля своєчасного надання кваліфікованої допомоги і забезпечення вагітності у чоловіка з безпліддям.