夫妻双方首需要先在取卵室和取精室通过设备取出卵子和精子，分别装进试管，并在实验室进行清理，在玻璃皿上完成受精过程。
实验人员将在显微镜下挑选出优秀的精子和卵子放进培养箱进行培养，18小时后精子和卵子自由结合。每次人工受精医护人员会培养10个左右的胚胎，胚胎移植会依据患者的年龄、曾经怀孕与否及胚胎的质量移植2到3个。
在培养器皿里如果精子自己的力气不够无法完成受精，医生还会助精子一臂之力，把它送进卵子之内，使卵子变成受精卵。
胚胎在培养器皿里生存3天至5天，然后移植到母亲的子宫中，接下来就与自然孕期一样，直到正常分娩。如果患者年龄在35岁以下，且第一次做试管婴儿手术，最多只能植入2个。超过35岁，最多只能放3个胚胎，多余的胚胎就被冷冻起来。一旦上次胚胎移植失败，冷冻的胚胎还可以解冻、复苏，做第二次移植。
如果植入的多个胚胎全部发育良好，依据相关要求，还必须采用技术进行减胎，以减少三胞胎或双胞胎的几率。