Πρόκειται για την πιο διαδεδομένη ίσως θεραπεία υποβοηθούμενης αναπαραγωγής που εφαρμόζεται πάνω από 30 χρόνια. Κατά τη μέθοδο αυτή διεγείρουμε με φάρμακα τις ωοθήκες προκειμένου να παράγουν πολυάριθμα ωοθυλάκια. Εν συνεχεία την κατάλληλη χρονική στιγμή γίνεται η λήψη των ωαρίων διακολπικά με υπερηχογραφική καθοδήγηση (ωοληψία)και ακολουθεί η γονιμοποίηση των ωαρίων από το δείγμα σπέρματος του άντρα στο εργαστήριο από τους εμβρυολόγους. Η γονιμοποίηση των ωαρίων γίνεται είτε με τη μέθοδο της κλασσικής γονιμοποίησης (IVF) είτε με τη μέθοδο της μικρογονιμοποίησης (ICSI).

Τα γονιμοποιημένα ωάρια καλλιεργούνται σε κατάλληλα καλλιεργητικά μέσα και αναπτύσσονται σε έμβρυα. Μετά από 2-5 μέρες, τα έμβρυα μεταφέρονται πίσω στη μήτρα της γυναίκας (εμβρυομεταφορά) και 14 μέρες μετά την ωοληψία ακολουθεί το τεστ κύησης για να διαπιστωθεί η εγκυμοσύνη. Το ποσοστό επιτυχίας της εξωσωματικής γονιμοποίησης κυμαίνεται μεταξύ 45-48% σε γυναίκες ηλικίας μέχρι 35 ετών. Μετά από αυτήν την ηλικία τα ποσοστά επιτυχίας αρχίζουν να πέφτουν κάθε χρόνο για να φτάσουν σε γυναίκες 40 ετών γύρω στο 12% και να πέσουν εν συνεχεία ακόμα πιο πολύ και να καταλήξουν στο 2-3% στα 44 χρόνια.