 Παίρνουμε τα ωάρια από τις ωοθήκες της γυναίκας, τα τοποθετούμε σε ειδικά θρεπτικά υλικά που μιμούνται το περιεχόμενο της σάλπιγγας και προσθέτουμε το σπέρμα του συντρόφου της σε αυτά, προκειμένου να γίνει η γονιμοποίηση, πάντα σε ειδικές συνθήκες θερμοκρασίας, οι οποίες επίσης μιμούνται τις συνθήκες που επικρατούν στο εσωτερικό του σώματος της γυναίκας, ώστε να είμαστε όσο το δυνατόν πιο κοντά σε αυτό που συμβαίνει φυσιολογικά.  Παρακολουθούμε τη γονιμοποίηση των ωαρίων και κατόπιν τα τοποθετούμε μέσα στη μήτρα χωρίς νάρκωση, με έναν λεπτό καθετήρα, σε μια πολύ απλή διαδικασία. Η εξωσωματική γονιμοποίηση είναι μια επέμβαση που παρακάμπτει τις σάλπιγγες και μας αφήνει να τοποθετήσουμε τα γονιμοποιημένα ωάρια κατευθείαν στη μήτρα, προκειμένου κάποιο από αυτά να φυτευτεί στο τοίχωμά της και να αρχίσει η εγκυμοσύνη.

 Κατά τη διάρκεια αυτής της θεραπείας χορηγούνται φάρμακα που έχουν σκοπό τη λήψη περισσότερων ωαρίων από το ένα που παράγει η γυναίκα στο φυσικό της κύκλο. Η παρακολούθηση γίνεται με υπερηχογραφικό έλεγχο και αιμοληψία, συνήθως ανά 2- 3 μέρες και δόσεις των φαρμάκων εξατομικεύονται. Με το υπερηχογράφημα, που γίνεται διακολπικά, παρακολουθούμε την αύξηση του μεγέθους των ωοθυλάκιων, μέσα στα οποία βρίσκονται τα ωάρια. Σκοπός είναι να επιτύχουμε την ανάπτυξη πολλών ωοθυλάκιων μεγέθους πάνω από 18 mm, οπότε θεωρούμε ότι τα ωάρια μέσα σε αυτά έχουν ωριμάσει και είναι έτοιμα για ωοληψία.

Παράλληλα μετρούμε την αύξηση του πάχους του ενδομήτριου. Το ενδομήτριο καλύπτει την ενδομητρική κοιλότητα, στην οποία αργότερα θα μεταφερθούν τα έμβρυα. Με την αιμοληψία ελέγχουμε την οιστραδιόλη που παράγεται από τα ωοθυλάκια και είναι επίσης δείκτης της ωρίμανσης των ωαρίων. Όταν έχουμε ικανοποιητικό αριθμό ωοθυλάκιων μεγαλύτερων των 18 mm, ικανοποιητικό πάχος ενδομήτριου και επίσης καλή τιμή οιστραδιόλης επιτυγχάνουμε την τελική ωρίμανση των ωαρίων με τη χορήγηση β - χοριακής γοναδοτροπίνης και τριάντα τέσσερις με τριάντα οκτώ ώρες μετά γίνεται η ωοληψία.

Με την ολοκλήρωση της διέγερσης και αφού κριθεί ότι τα ωοθυλάκια έχουν φτάσει στο τελικό στάδιο ωρίμανσης, προγραμματίζεται η ωοληψια. Η ωοληψία γίνεται με διακολπική παρακέντηση των ωοθυλάκιων με συνεχή υπερηχογραφικό έλεγχο. Ο γιατρός γυναικολόγος χρησιμοποιώντας μια βελόνα παρακέντησης 'τρυπάει' ένα προς ένα τα ωοθυλάκια και αναρροφά το περιεχόμενο τους. Το ωοθυλακικό υγρό παραδίδεται γρήγορα εμβρυολόγους οι οποίοι αναζητούν τα ωάρια με τη βοήθεια του μικροσκοπίου. Στο τέλος οι εμβρυολόγοι ενημερώνουν για τον αριθμό των ωαρίων. Η ωοληψία αν και είναι μια σύντομη διαδικασία, πραγματοποιείται με ελαφριά νάρκωση. Κατά συνέπεια λοιπόν, για λόγους ασφαλείας, οι γυναίκες που πρόκειται να υποβληθούν σε ωοληψία πρέπει να είναι απόλυτα νηστικές από τα μεσάνυχτα της προηγούμενης ημέρας.

Την ημέρα της ωοληψίας γίνεται η συλλογή και επεξεργασία του σπέρματος. Για καλύτερη ποιότητα σπέρματος, συνίσταται αποχή 3-4 ημέρες πριν την ωοληψία. Στη συνεχεία, το σπέρμα υφίσταται ειδική επεξεργασία με σκοπό την απομόνωση σε μικρό όγκο τα πλέον κινητά σπερματοζωάρια. Η διαδικασία αυτή ενεργοποιεί τα σπερματοζωάρια κ τα καθιστά ικανά να γονιμοποιήσουν τα ωάρια. Πρέπει να σημειωθεί ότι η σπερμοληψία, την προγραμματισμένη μέρα, συχνά δημιουργεί άγχος στους άντρες, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει δυσκολία στη συλλογή του σπέρματος. Για να αποφευχθεί μια τέτοια κατάσταση ο σύζυγος μπορεί να προσκομίσει το δείγμα από το σπίτι του ή μπορεί να καταψύξει το σπέρμα του μερικές μέρες πριν την ωοληψία. Σε περιπτώσεις αζωοσπερμίας (δεν υπάρχουν σπερματοζωάρια κατά την εκσπερμάτιση) είναι δυνατόν να ληφθούν σπερματοζωάρια κατευθείαν από τους όρχεις με βιοψία την ημέρα της ωοληψίας ή να χρησιμοποιηθεί σπέρμα από δότη.

Μερικές ώρες μετά την ωοληψία και την κατάλληλη επεξεργασία του σπέρματος τα ωάρια κ τα σπερματοζωάρια έρχονται σε επαφή. Αυτό μπορεί να γίνει με δυο τρόπους. Στην απλή εξωσωματική γονιμοποίηση IVF τα ωάρια απλά τοποθετούνται σε μεγάλη συγκέντρωση σπερματοζωαρίων. Κάποιο από αυτά θα γονιμοποιήσει το ωάριο, διαπερνόντας την εξωτερική του μεμβράνη. Σε περιπτώσεις που η ποιότητα του σπέρματος δεν είναι καλή πραγματοποιείται μικρογινομοποιηση (ICSI). Κατά την μικρογονομοποιηση ένας σπερματοζωάριο τοποθετείται μέσα σε ένα ωάριο με μια μικροπιπετια με την βοήθεια μικροσκοπίου. Στη συνεχεία τα ωάρια τοποθετούνται σε ειδικά τρυβλια μέσα σε κλιβάνους.

Το επόμενο πρωί ελέγχεται η γονιμοποίηση από τους εμβρυολόγους. Η ύπαρξη δυο προπυρηνων (μικροί στρογγυλοί σχηματισμοί) στο κέντρο του ωαρίου δηλώνει την επίτευξη φυσιολογικής γονιμοποίησης. Το ποσοστό γονιμοποίησης στο εργαστήριο κυμαίνεται από 50% έως 100%. Η κατάσταση των ωαρίων (βαθμός ωριμότητας, φύση κυτταρόπλασμας), η ικανότητα γονιμοποίησης των σπερματοζωαρίων και ο τρόπος διαχείρισης και καλλιέργειας στο εργαστήριο είναι μερικοί από τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διακύμανση του παραπάνω ποσοστού

Μετά από 2-3 αποτυχημένες προσπάθειες εξωσωματικής γονιμοποίησης, που έγιναν με ιδανικές συνθήκες η γυναίκα πρέπει να ελέγχεται εξειδικευμένα πρέπει να αντιμετωπίζεται, για να μην ξεκινήσει ένα νέο κύκλο αποτυχίας, αλλά να οδηγηθεί με επιτυχία στην ευτυχισμένη περίοδο της κύησης.