This research aimed to evaluate the relationship of membrane integrity analysis, mitochondrial cytochemical analysis, and sperm kinetics of bovine semen after thawing and the pregnancy rate in Nelore females submitted to fixed-time artificial insemination (FTAI). Thirty-seven conventional semen straws, from 16 Nelore bulls and 3 Aberdeen Angus bulls were used. The semen samples were evaluated in conventional microscopy for sperm motility, vigor, and morphology, through flow cytometry for membrane integrity and mitochondrial function, and the CASA system for evaluation of sperm kinetics. All females were subjected to the same FTAI protocol and were inseminated by the same technical team. The correlation between all variables was performed by Pearson's correlation. Cluster analysis was used to analyze the relationship between pregnancy rate and combinations of laboratory tests (P ≤ 0.05). Semen samples from Angus bulls (89.2 ± 5.5) presented superior VSL (P=0.004) to Nelore semen (78.6 ± 8.6), but this did not affect the pregnancy rate (Nelore: 51.0% versus Angus: 50.5%, P > 0.05). By flow cytometry, 44.3% membrane integrity and 47.3% mitochondrial integrity were identified. Five clusters were selected, one of which presented the best pregnancy rate, containing the most balanced rates between progressive velocity and mitochondrial activity (VSL 71.16 μm/s, MITO 49.69%, TxP 62.4%). Samples of thawed bovine semen with progressive velocity and balanced mitochondrial activity demonstrated better fertility to TAI program. El objetivo fue evaluar la relación entre el análisis de la integridad de la membrana, la actividad mitocondrial y la cinética de los espermatozoides bovinos, con taxones de preñez en hembras Nellore sometidas a inseminación artificial por tiempo fijo (IATF). Muestras de semen fueron validadas por microscopía óptica para la motilidad, vigor y morfología de los espermatozoides; la citometría de flujo evaluó la integridad de la membrana y la función mitocondrial; y el sistema CASA analizó la cinética de los espermatozoides. Las vacas fueron sometidas al mismo protocolo IATF e inseminadas con el mismo equipo técnico. Una relación entre los diversos se encuentra a través de la correlación de Pearson. Un análisis de conglomerados evaluó la relación entre las tasas de preñez y combinaciones de pruebas in vitro (P ≤ 0,05). Las señales de semen de toros Angus (89,2 ± 5,5) presentarán un VSL más alto (P = 0,004) que el semen de Nelore (78,6 ± 8,6), pero esto no afectó la tasa de preñez (Nelore: 51, 0% frente a Angus: 50,5%, P> 0,05). La citometría de flujo identificó 44,3% de integridad de membrana y 47,3% de integridad mitocondrial. Se seleccionaron cinco grupos, y el grupo que contiene valores más equilibrados entre la velocidad progresiva y la actividad mitocondrial (VSL 71,16 μm / s, MITO 49,69%, TxP 62,4%) demostrarán tasas de preñez más altas. Muestras de semen bovino con taxones progresivos y actividad mitocondrial equilibrada muestran una mejora de la fertilidad para el programa IATF. Objetivou-se avaliar a relação entre a análise de integridade de membrana, atividade mitocondrial e cinética de espermatozoides bovinos pós-descongelação, com a taxa de prenhez em fêmeas Nelore submetidas à inseminação artificial em tempo fixo (IATF). Foram utilizadas 37 doses de sêmen convencional, de 16 touros Nelore e 3 touros Aberdeen Angus. As amostras de sêmen foram avaliadas sob microscopia óptica para motilidade, vigor e morfologia espermática; a citometria de fluxo avaliou integridade de membrana e função mitocondrial; e o sistema CASA analisou a cinética espermática. As vacas foram submetidas ao mesmo protocolo da IATF e inseminadas pela mesma equipe técnica. A relação entre todas as variáveis foi feita por meio da correlação de Pearson. A análise de agrupamento foi usada para avaliar a relação entre a taxa de prenhez e as combinações de teste in vitro (P ≤ 0,05). Amostras de sêmen de touros Angus (89,2 ± 5,5) apresentaram maior VSL (P = 0,004) do que sêmen de Nelore (78,6 ± 8,6), mas isso não afetou a taxa de prenhez (Nelore: 51,0% vs Angus: 50,5%, P > 0,05). Na citometria de fluxo identificou-se 44,3% de integridade de membrana e 47,3% de integridade mitocondrial. Cinco grupos foram selecionados, sendo que o cluster contendo valores mais equilibradas entre velocidade progressiva e atividade mitocondrial (VSL 71,16 μm / s, MITO 49,69%, TxP 62,4%) demonstraram maior taxa de prenhez. Amostras de sêmen bovino descongelado com taxa progressiva e atividade mitocondrial balanceada demonstraram fertilidade melhorada para o programa IATF.