Salah satu nilai jual vasektomi adalah kemungkinan pembalikan vasektomi. Namun, secara statistik, hanya satu persen dari semua pria yang divasektomi yang benar-benar mengejar pembalikan vasektomi. Pasangan mungkin berubah pikiran tentang menjadi orang tua, atau pria itu mungkin menikah lagi setelah menjanda atau bercerai. Beberapa pria mungkin memiliki alasan agama untuk membatalkan prosedur kontrasepsi. Kabar baiknya adalah bahwa pembalikan vasektomi memang mungkin, tetapi ini bukan prosedur yang mudah dan ada tingkat kegagalan yang signifikan untuk dipertimbangkan.
Ada prosedur bedah mikro yang berbeda untuk pembalikan vasektomi. Prosedur yang paling umum, yang disebut vasovasostomi, menggunakan jahitan yang sangat halus untuk menyambungkan kembali ujung vas deferens yang terputus. Vas deferens adalah saluran yang menghubungkan epididimis, yang terletak di testis, ke kelenjar prostat. Selama vasovasostomi, seorang ahli bedah membuka kembali vas deferens yang tertutup dan kemungkinan bekas luka dan menjahit ujungnya kembali. Mudah-mudahan, sperma yang disimpan di epididimis akan kembali mengalir ke kelenjar prostat dan akhirnya ke air mani pria, atau ejakulasi.
Namun, bagi beberapa pria, pembalikan vasektomi bisa menjadi lebih rumit. Prosedur kedua yang disebut vasoepididymostomy harus dilakukan jika ada penyumbatan antara epididimis dan kelenjar prostat. Terkadang vas deferens menjadi sangat terluka sehingga tidak dapat dibuka kembali dengan aman. Selama vasoepididimostomi, ahli bedah menempelkan bagian yang sehat dari vas deferens langsung ke lubang yang dibuat di epididimis. Jenis pembalikan vasektomi ini jauh lebih rumit daripada vasovasotomi, dan tingkat kegagalan secara keseluruhan lebih tinggi.
Tingkat kegagalan operasi pembalikan vasektomi dulunya jauh lebih tinggi selama tahun-tahun awal prosedur. Meskipun ada beberapa alasan pembedahan mengapa vasektomi tidak dapat dibalik, kenyataannya adalah bahwa hanya sedikit pria yang dapat memulihkan produksi sperma yang cukup untuk dianggap subur. Namun, dengan kemajuan dalam bedah mikro dan pemahaman yang lebih baik tentang sistem reproduksi pria, tingkat keberhasilan operasi pembalikan vasektomi telah mencapai 80 persen atau lebih tinggi. Setidaknya 50 persen dari semua pasangan yang mencari pembalikan vasektomi menjadi hamil mengikuti prosedur vasovasostomi yang paling umum. Tingkat keberhasilan setelah vasoepididymostomy yang lebih rumit tidak cukup tinggi, tetapi operasi ini bahkan tidak mungkin dilakukan satu generasi yang lalu.