Zapłodnienie to proces łączenia jąder dwóch gamet: jądra gamety żeńskiej (komórki jajowej) i jądra gamety męskiej (plemnika). Efektem zapłodnienia jest powstanie potomnej komórki zwanej zygotą.

Zapłodnienie jest złożonym wieloetapowym procesem nie zaś jednorazowym zdarzeniem. Zachodzi ono między specjalnie powstałymi komórkami - gametami. Posiadają one zredukowaną liczbę chromosomów, tak by po ich połączeniu ilość chromosomów w powstałej zygocie była prawidłowa.

Gameta żeńska nazywana komórką jajową ma średnicę ok. 150- 200 mikronów. Otoczona jest osłonką zwaną osłonką przejrzystą wytwarzaną przez cytoplazmę komórki jajowej. Osłonka przejrzysta zawiera receptory dla plemnika. Jej zadaniem jest zapobieganie polispermii- połączeniu więcej niż jednego plemnika z komórką jajową. Pomiędzy osłonką przejrzystą a błoną komórki jajowej znajduje się wąska przestrzeń zwana przestrzenią okołożótkaową. Najbardziej zewnętrzną warstwę pokrywającą komórkę jajową stanowią komórki wieńca promienistego. Grupa tych komórek opłaszcza komórkę jajową i wytwarza osłonkę zbudowaną z glikozaminoglikanów, głównie kwasu hialuronowego.

Gameta męska nazywana plemnikiem zbudowana jest z główki, wstawki i witki. Główka w przedniej części zawiera akrosom - pęcherzyk z licznymi enzymami ułatwiającymi przenikanie osłonek komórki jajowej. Wstawka jest elementem łączącym wić z główką. Wić plemnika zapewnia mu możliwość ruchu około 2-3mm/h.

Właściwym miejscem zapłodnienia jest odcinek jajowodu zwany bańką. Komórka jajowa po uwolnieniu z jajnika w procesie owulacji, zostaje skierowana przez strzępki jajowodu do jego wnętrza. Plemniki z tylnego zachyłka pochwy wędrują przez szyjkę macicy do jamy macicy, a z niej do jajowodu. W trakcie drogi plemnika do bańki jajowodu przechodzi on proces dojrzewania zwany kapacytancją, który uzdalnia plemniki do reakcji z słonkami komórki jajowej. Nieprawidłowości w budowie anatomicznej (niedrożność jajowodów, wady macicy) lub nieprawidłowy przebieg procesu kapacytacji stanowią jedną z przyczyn niepłodności.

Z około 200 – 300 milionów plemników złożonych w tylnym zachyłku pochwy do bańki jajowodu dociera zaledwie 300- 500. Plemniki w kontakcie z osłonkami komórki jajowej uwalniają zawartość akrosomów ( enzymy hialuronidazę, akrozynę i inne).Dochodzi do reakcji osłonki z enzymami akrosomalnymi - zwanej reakcją akrosomalną. W wyniku działania hialuronidazy plemnik może pokonać warstwę komórek promienistych.

Akrozyna ułatwia przenikanie przez osłonkę przejrzystą. Z grupy nielicznych plemników, które osiągną przestrzeń około żółtkową, tylko jeden łączy się z błoną komórki jajowej i wnika do jej wnętrza. Kontakt główki plemnika z błoną komórki jajowej powoduje uwolnienie zdeponowanych pod nią pęcherzyków z enzymami proteolitycznymi. Proces ten nazywany jest reakcją korową, a jego celem jest zmiana środowiska otaczającego błonę komórki jajowej poprzez przemiany enzymatyczne. Osłonka przejrzysta traci receptory dla plemników i staje się nieprzepuszczalna dla innych plemników- proces ten nazywany jest reakcją osłony. Reakcja korowa i reakcja osłony mają zapobiec zjawisku polispermii- wnikaniu więcej niż jednego plemnika do komórki jajowej.

Plemnik po wniknięciu do komórki jajowe traci witkę a materiał genetyczny zawarty w przedjądrzu łączy się z odpowiadającym mu przedjądrzem komórki jajowej. Dochodzi do połaczenia materiału genetycznego pochodzącego w połowie od ojca i w połowie od matki. Powstaje nowa niepowtarzalna komórka zawierająca pełen komplet genów nazywana zygotą.