O sêmen pode ser congelado e armazenado para futura utilização. Este procedimento é bastante eficiente e pode ser utilizado quando os espermatozóides são poucos, ou correm risco de acabarem, ou a coleta é difícil ou quando o marido não pode estar na clínica no dia necessário.

Outra aplicação importante do congelamento de sêmen é na preservação da fertilidade quando há necessidade de quimioterapia. Em casos de quimioterapia com potencial dano à produção de espermatozóides o paciente colhe o sêmen por masturbação e a amostra é congelada para uso futuro. Caso o tratamento não cause ausência de espermatozóides esta amostra poderá ser descartada.