A fecundação ou fertilização natural, que é a união do óvulo maduro e do espermatozoide, ocorre geralmente na metade do ciclo menstrual da mulher, em torno do 14º dia do ciclo menstrual (num ciclo de 28 dias). O óvulo pode ser fertilizado por cerca de 24 horas após ter saído do ovário e os espermatozoides podem sobreviver cerca de 48 a 72 horas dentro do sistema reprodutor feminino. Assim, esse é o período mais favorável (fértil), para que ocorra a gravidez.

Para o sucesso da fertilização é necessário um óvulo maduro, de boa qualidade, mas também espermatozoides de qualidade e quantidade suficientes. A capacidade dos espermatozoides de se moverem ou "nadarem", conhecida como motilidade, também é um fator importante. Mesmo em pequena quantidade, a presença de espermatozoides altamente móveis pode permitir que o homem seja fértil.

Além disso, os espermatozoides também devem ser viáveis, ou seja, eles devem sobreviver o suficiente para chegar ao óvulo. É fácil obter informações sobre a quantidade e qualidade. Exames simples como o espermograma podem avaliar como estão os espermatozoides. Além disso, existem técnicas de laboratório que podem separar os melhores espermatozoides para a fertilização. Com técnicas mais avançadas, é possível que o óvulo seja fertilizado mesmo com um número muito baixo de espermatozoides.