Định nghĩa: sự thụ tinh là sự kết hợp giữa một tinh trùng (tế bào đực) và một noãn (tế bào cái) để hình thành nên một tế bào mới là hợp tử (trứng được thụ tinh).
Tinh trùng gặp noãn để xảy ra thụ tinh ở 1/3 ngoài của vòi tử cung. Quá trình này diễn ra vào khoảng ngày thứ 14 của chu kì kinh nguyệt. Sự thụ tinh thực chất là sự hòa lẫn của hai bộ nhiếm sắc thể đơn bội của noãn và tinh trùng.
Mỗi lần phóng tinh vào âm đạo có khoảng 200 triệu tinh trùng. Tinh trùng di chuyển nhanh về phía cổ tử cung, sau đó đi qua buồng tử cung và vòi tử cung để gặp noãn và thụ tinh.
Cổ tử cung được bít kín bởi nút nhầy đặc quánh,khi nang trứng phát triển sẽ sinh ra estradiol làm cho nút nhầy trở nên loãng hơn vào trước giai đoạn trứng rụng giúp cho tinh trùng di chuyển qua dễ dàng. Tinh trùng di chuyển nhanh nhất và mạnh nhất sẽ đi qua cổ tử cung để vào buồng tử cung, những tinh trùng còn lại sẽ nằm lại vùng cổ tử cung và túi cùng âm đạo. Như vậy chỉ có một phần tinh trùng đi qua được cổ tử cung. Có khoảng vài triệu tinh trùng đến được gần noãn vì noãn chỉ sống được khoảng hai ngày sau khi rụng.
Tinh trùng gặp noãn do lực hút tạo ra bởi mối liên kết lý hóa của chất Fetilysine có trong màng trong suốt và các men của tinh trùng. Sự kết hợp này chỉ xảy ra ở những tinh trùng đã được khả năng hóa ( biến đổi sinh lý hóa và xinh vật xảy ra trong quá trình di chuyển của tinh trùng).
Sau khi gặp nhau, cực đầu của tinh trùng tiết ra men hyaluronidase làm tan lớp tế bào hạt gúp tinh trùng đi đến được màng trong. Dưới sức đẩy của đuôi và men ở cực đầu, tinh trùng đi qua màng trong. Sau khi đi qua màng trong suốt của noãn,vỏ bọc noãn và vỏ bọc thân tinh trùng xảy ra sự hòa hợp,nhân tinh trùng được đưa vào trong bào tương của noãn, đồng thời tinh trùng tiết ra men neuramidase làm thay đổi cấu trúc màng trong khiến tinh trùng khác không qua được nữa.Khi đến màng bào tương, cực đầu của tinh trùng sẽ mất đi và đuôi của tinh trùng ở ngoài. Nhân của tinh trùng nằm trong bào tương của noãn không khác gì nhân của bản thân noãn. Như vậy, xuất hiện trong noãn một tiền nhân đực và một tiền nhân cái.
Khi tinh trùng vào trong bòa tương của noãn, noãn đang ở thời kì cuối của phân bào nguyên nhiễm. Lúc đầu hai tiền nhân tiếp tục phát triển riêng rẽ, các chất trong nhân tăng lên,nhân đông đặc lại và ADN tập trung hơn. Sau đó hai tiền nhân xích lại gần nhau và hòa lẫn thành một nhân sau khi cởi bỏ hoàn toàn màng bọc nhân. Ta có một hợp tử và sự phân cắt thành phôi bào bắt đầu.
Như vậy, sau quá trình thụ tinh:
- Bộ nhiễm sắc thể 2n của loài được tái lập.
- Giới tính của phôi được xác định: nếu tinh trùng amng NST Y thì phôi sẽ mang tính đực, ngược lại, nếu tính trùng Mng NST X phôi sẽ mang tính cái.
- Chuẩn bị để hợp tử phân cắt.
