À la différence de la plupart des autres mammifères, chez les humains, les rapports sexuels peuvent avoir lieu à n’importe quel moment du cycle menstruel. Ces rapports sexuels ne mènent toutefois pas forcément à une grossesse. En effet, il a été montré que la probabilité pour une femme d’être enceinte après un rapport sexuel non-protégé varie de 10 à 32 %, entre 5 jours avant l’ovulation et le jour de l’ovulation. L’ovulation étant le processus par lequel l’ovaire expulse l’ovule. Le jour après l’ovulation, la probabilité d’être enceinte est très faible (<5%). Ainsi, il existe chez la femme une réceptivité plus particulière dans les 5 jours qui précèdent l’ovulation. Les raisons ne sont pas toutes élucidées. La survie des spermatozoïdes dans l’utérus de la femme semble être un facteur déterminant.
Les spermatozoïdes déposés dans le vagin lors du rapport sexuel ou de l’insémination artificielle (technique utilisée pour le traitement de certaines infertilités) parviennent rapidement (en quelques minutes) dans le pavillon des trompes de Fallope grâce à des contractions de l’utérus et des trompes. C’est dans le pavillon de la trompe que les spermatozoïdes rencontrent l’ovule. Si l’ovule n’est pas encore là, l’ovulation n’ayant pas encore eu lieu, les spermatozoïdes peuvent patienter (jusqu'à 4 jours). Lorsque l’ovule arrive, un seul spermatozoïde pourra le féconder.
La pénétration du spermatozoïde dans l’ovule s’appelle la fécondation. Celle-ci se fait grâce à des enzymes produites par la tête du spermatozoïde et qui permettent la digestion des membranes de l’ovule. Aussitôt pénétrée, la tête du spermatozoïde provoque une réaction dans la membrane de l’ovule le rendant imperméable à la pénétration par d’autres spermatozoïdes.
Les chromosomes, soit l'infomration génétique venue du père, apportés par le spermatozoïde vont s’apparier à ceux de l’ovule, l'infomration génétique de la femme, pour former le noyau de la première cellule embryonnaire. Cette cellule va se diviser pour former un embryon de 2 cellules, puis de 4, 8, 16 etc. Pendant ces divisions cellulaires, l’embryon progresse dans la trompe en direction de l’utérus. Il apparaît dans l’utérus vers le 4e jour après la fécondation, il est alors formé d’environ 60 cellules. Avant de s’implanter dans l’utérus de sa mère, l’embryon doit encore éclore. Il quitte sa coquille transparente nommée membrane pellucide. C’est aux environs du 6e jour après fécondation que l’embryon s’implante profondément dans la muqueuse utérine. Son développement va durer 40 semaines et, si tout se passe bien, donner un beau bébé.