精子與卵子在輸卵管壺腹部相遇而受精，精子與卵子相融合時稱為受精卵。每一個精子和卵子各含23個染色體，受精卵則含有23對染色體。因此具有父母雙方的遺傳特性。
射入陰道的精子進入輸卵管與卵子相遇的過程比較復(fù)雜。精子有運動不完全依靠本身的運動，宮頸、子宮和輸卵管對精子的運動都起到一定的作用。精液射入陰道后穹窿后，很快（約1min）就變成膠凍樣物質(zhì)，使精液不易流出體外，并有暫進保持精子免受酸性陰道液的破壞作用。但是，陰道內(nèi)的精子絕大部分被陰道內(nèi)的酶殺傷失去活力，存活的精子隨后又遇到宮頸粘液的攔截。月經(jīng)中期在雌激素的作用下，宮頸粘液清亮、稀薄，其中的粘液蛋白縱行排列成行，有利于精子的穿行，而黃體期的孕激素的作用下，宮頸粘液變得粘稠，粘液蛋白卷曲，交織成網(wǎng)，使精子能以通過�？傊瑢m頸作為精子在女生生殖道內(nèi)要通過的第一個關(guān)口，它在排卵時，為精子的穿行提供了最優(yōu)越的條件。一部分精子靠本身的運動及射精后引起的子宮收縮，進入子宮腔內(nèi)。精液中含有很高濃度的前列腺素，可刺激子宮發(fā)生收縮，收縮后的松馳造成宮腔內(nèi)負壓，可把精子吸入宮腔。精子進入輸卵管后，在其中的運行主要受輸卵管蠕動的影響。月經(jīng)中期在雌激素的作用下，輸卵管的蠕動由子宮向卵巢方向移行，推動精子由峽部運動至壺腹部。黃體期分泌的大量孕酮能抑制輸卵管的蠕動。一次射精雖能排出數(shù)以億計的精子，但最后能到達受精部位的只有15-15個精子，到達的時間約在性交后30-90min。精子在女性生殖道內(nèi)的受精能力大約只能保持48h。
大多數(shù)哺乳動物和人類，精子必須在雌性生殖道內(nèi)停留一段時間，方能獲得使卵子受精的能力，稱為精子獲能（capacitation）。精子經(jīng)過在附睪中的發(fā)育，已經(jīng)具備了受精能力，但在附睪與精漿中存在去獲能因子。它使精子的受精能力受到了抑制。當(dāng)精子進入雌性生殖道內(nèi)后，能解除去獲能因子對精子的抑制，從而使其恢復(fù)受精能力。獲能的主要場所是子宮，其次是輸卵管，宮頸也可能有使精子獲能的作用。
精子與卵子在輸卵管壺腹部相遇后尚不能立即結(jié)合，頂體外膜與精子頭部的細胞膜首先融合，繼之破裂，形成許多小孔，釋放出頂體膜，以溶解卵子外圍的放射冠及透明帶，這一過程稱為頂體反應(yīng)。頂體酶包含多種蛋白水解酶，如放射冠穿透酶可使放射冠的顆粒細胞松解，脫離卵細胞外圍。顆粒細胞脫落后，在透明帶周圍仍殘存一層放射冠基質(zhì)，可在透明質(zhì)酸酶的作用下，這些基質(zhì)被水解，使透明帶暴露出來。透明帶為糖蛋白，在頂體蛋白酶的作用下，使透明帶發(fā)生部分水解，促進精子能突破透明帶的一個局限區(qū)到達并進入卵細胞內(nèi)，在一個精子穿越透明帶后，精子與卵細胞接觸，激發(fā)卵細胞發(fā)生反應(yīng)，主要是位于卵細胞周邊部的皮質(zhì)顆粒包膜與卵細胞膜逐漸融合、破裂，并向卵周隙釋放其內(nèi)容物，有人認(rèn)為，釋放物作用于透明帶，使其變質(zhì)，或其種物質(zhì)起封鎖透明帶的作用，使其他精子難以再穿越透明帶進入卵細胞內(nèi)。精子進入卵細胞后立即激發(fā)卵細胞完成第二次成熟分裂，并形成第二極體。進入卵細胞的精子，其尾部迅速退化，細胞核膨大形成雄性原核，隨即與雌性原核融合，形成一個具有46染色體的受精卵。
受精卵在輸卵管的蠕動和纖毛的作用下，逐漸運行至子宮腔。受精卵在運行途中，一面移動，一面進行細胞分裂，經(jīng)胚球和桑椹期階段，發(fā)育為胚泡（blastocyst）。在受精后第四五天，桑椹胚或早期胚泡進入子宮腔，桑椹胚在子宮腔內(nèi)繼續(xù)分裂變成胚泡。胚泡在子宮腔內(nèi)停留2-3天，胚泡外面的透明帶變薄，胚泡可以直接從子宮內(nèi)膜分泌的液體中吸收營養(yǎng)。