Die hormonelle Stimulation der Eierstöcke erfolgt mit dem Hormon Gonadotropin. In diesem Stadium der IVF wird die Eizellreifung angeregt. Wie beim Zyklusmonitoring überwacht der Arzt etwa ab dem sechsten bis zehnten Zyklustag durch Ultraschalluntersuchungen die Zahl und das Wachstum der Eibläschen. Sind mehrere Follikel auf eine bestimmte Größe herangewachsen, bekommt die Frau eine Injektion mit dem Hormon Choriongonadotropin, das den Eisprung auslöst.

32 bis 36 Stunden später, kurz vor dem Eisprung, erfolgt dann die so genannte Follikelpunktion. Dabei handelt es sich um einen kurzen operativen Eingriff. Der Arzt löst unter Ultraschallkontrolle mit Hilfe einer feinen Nadel die reifen Eizellen aus den Eierstöcken. Über die Vagina werden anschließend im Idealfall zwischen fünf und zehn Eizellen entnommen und in ein Nährmedium im Reagenzglas überführt. Dort treffen sie auf das frische Sperma des Partners, das durch Masturbation eingebracht wurde. Anschließend gelangt das Reagenzglas in einen warmen Brutkasten. Schon nach einem Tag kann überprüft werden, ob die in-Vitro-Befruchtung funktioniert hat.

Im Erfolgsfall setzt der Reproduktionsmediziner nach ein bis zwei Tagen die Eizellen in die Gebärmutter ein. Der Transfer des Embryos erfolgt über einen dünnen, flexiblen Schlauch, der durch die Scheide eingeführt wird. Dieser Vorgang verursacht keine Schmerzen. Sind nach dem Transfer noch Embryonen guter Qualität vorhanden, besteht die Möglichkeit, diese überzähligen Eizellen einzufrieren. Diese sogenannte Kryokonservierung erspart der Frau eine weitere hormonelle Stimulation und Eizellentnahme.

Nach dem Transfer erfolgt im Körper der Frau die Gelbkörperphase, die hormonell durch das Medikament Progesteron begleitet wird. Es unterstützt das Einnisten der befruchteten Eizelle. Bis sich eine Schwangerschaft durch den Nachweis des Schwangerschaftshormons hCG im Blut oder im Urin nachweisen lässt, vergehen rund zwei Wochen.