C'est la fusion des gamètes, spermatozoïde et ovocyte, pour donner un oeuf. Leur rencontre s'opère dans le tractus génital féminin, dans le 1/3 supérieur de la trompe.

Pour qu'il y ait fécondation, il faut bien sûr d'abord qu'il y ait production de gamètes fécondants, masculins et féminins, et ensuite qu'il n'y ait pas d'obstacle à leur rencontre tout au long du tractus génital féminin.

Les spermatozoïdes se forment dans le testicule, de manière continue et régulière (non cyclique) ; la formation d'un spermatozoïde ou spermatogenèse, demande 2 mois 1/2.

Du testicule, ils passent dans un système de canaux, le tractus génital (comprenant entre autres l'épididyme et le canal déférent), qui élabore un liquide, le liquide séminal, propre à leur conservation. Ils peuvent s'y accumuler quelques temps avant d'être émis hors de l'organisme par éjaculation. Une éjaculation produit 2 à 6 ml de sperme : la concentration en spermatozoïdes est en moyenne de 60 millions par ml, mais la normale varie de 20 à 200 millions par ml.

Le spermatozoïde est une cellule pourvue d'une tête et d'un flagelle ; la tête contient le noyau (ADN portant l'information génétique) et un sac, appelé acrosome, contenant les enzymes nécessaires à la traversée des enveloppes de l'ovocyte. Le flagelle est animé de mouvements permettant au spermatozoïde de se déplacer. C'est une cellule très petite : la tête mesure 5 mm de longueur et le flagelle 50 mm (1 mm = 1/1000 de mm).

Les ovocytes se forment dans l'ovaire, à l'intérieur de groupes cellulaires creusés d'une cavité, appelés follicules, qui produisent en même temps des hormones appelées estrogènes.

Le fonctionnement de l'ovaire n'est pas continu mais cyclique : il produit un ovocyte tous les 28 jours, durée moyenne du cycle ovarien. Au 14ème jour du cycle, dont le début correspond au 1er jour des règles, un follicule devient mature sous l'influence d'hormones sécrétées par l'hypophyse (principalement FSH et LH) ; il atteint alors sa taille maximum (23 mm), et il est visible à l'échographie. Il s'ouvre ensuite à la surface de l'ovaire et libère son contenu, le liquide folliculaire et l'ovocyte qui s'y trouve ; celui-ci est alors récupéré par le pavillon de la trompe. En réalité, plusieurs follicules entament leur phase ultime de croissance au début du cycle , mais tous dégénèrent sauf un, appelé follicule dominant, qui arrive seul à maturité. Cette ovulation est déclenchée par la production d'une hormone hypophysaire, la LH, sécrétée en réponse à l'élévation du taux d'estrogènes, dont la production par le follicule augmente à mesure que sa taille s'accroît.

Le follicule se transformera ensuite en corps jaune, produisant une autre hormone, la progestérone.

L'ovocyte est une cellule sphérique contenant essentiellement du matériel génétique, équivalent à celui du spermatozoïde, sous la forme de chromosomes, et des substances (protéines et ARN) indispensables au déroulement de la fécondation et des premiers stades du développement embryonnaire.

Cette cellule est bien plus volumineuse que le spermatozoïde, puisque son diamètre est de 1/ 10 de mm environ, et elle est immobile. Elle est entourée d'une enveloppe appelée zone pellucide et de milliers de cellules formant un amas appelé le cumulus.

La rencontre des gamètes dépend à la fois de leur qualité et de l'intégrité du tractus génital féminin.

L'ovocyte doit être fécondable, ce qui revient à dire qu'il doit être bien mature.

Le spermatozoïde doit être fécondant, c'est-à-dire avoir une morphologie, une mobilité et un équipement acrosomial normaux.

L'ovocyte émis à la surface de l'ovaire est récupéré par le pavillon de la trompe et un courant l'entraîne jusqu'au 1/3 supérieur de la trompe, dans un renflement appelé ampoule tubaire.

Les spermatozoïdes émis dans la cavité vaginale traversent le col de l'utérus, qui contient la glaire cervicale, puis remontent la cavité utérine et la trompe jusqu'à l'ampoule tubaire. Au cours de ce trajet, il y a énormément de pertes : 1 à 2 % seulement des spermatozoïdes (donc 1 à 2 millions pour un éjaculât moyen 100 à 200 millions) traversent la glaire cervicale et quelques milliers au maximum atteignent simultanément l'ampoule tubaire ; on comprend que, s'ils sont au départ peu nombreux ou peu mobiles, il y ait peu de chances qu'un nombre suffisant atteigne l'ampoule. On comprend aussi qu'un obstacle sur le tractus génital empêche la fécondation.