1、取卵
育龄期的女性每个月都有排卵期，卵子成熟后从卵巢皮质上排出再进入盆腔。女性在每个月经的初期，双侧卵巢上的基础卵泡会有几个到几十个不等，经内分泌会调节，人体会选择一个优势卵泡助其生长，而抑制住其他的卵泡发育，因此女性一般每月只会排出1个卵泡，卵泡里包含1个卵子。
对于体外受精-胚胎移植技术而言，医生需要一次采集多个卵泡，这就需要药物的帮助。药物的作用是先抑制住女性原有的内分泌激素调节机制，请它们停止工作，不要选择优势卵泡；再以外界干预的方法，促使多个卵泡同时发育。
由于人为促卵泡发育会出现一些并发症，因此医生在这一期间必须通过B超和抽血检测激素水平变化监控卵泡们的情况。等到有1-2个卵泡直径发育≥18mm时，就能注射促进卵子成熟的针剂，于36小时后取卵。
取卵是微创的，在B超监测下，医生经阴道用一根细穿刺针穿刺取得卵泡液，这个过程并非开刀手术。一般来说可以采用全麻，也可以采用注射止痛针取卵，整个过程只需数分钟至十数分钟。从每个卵泡内抽得的卵泡液都将收集到试管内，一般每份卵泡液内都存在一个卵子，这也许就是试管婴儿名字的由来。
随后，医生将这些承载着生命希望的试管送入实验室，在显微镜下找到卵子，并放入专用培养皿。这些培养皿内的培养液成分是仿输卵管液的，因此卵子们能安全地发育。
2、取精和培育
取精与取卵不同，不需要任何麻醉，只需要手淫达到射精即可。取出来的精子要进行筛选，品质好、活性高的精子往往会浮游在最上面，质量不好的则在下面。根据不育男性的精子情况，医生会采取不同的操作方法。
第一种是精子活力正常的。医生们只需提取精子，将它们密密地安置在卵子周围供卵子选择。通常一个卵子周围会被放置10万条有效精子。然后，精子和卵子所在的培养皿将在温度、湿度、氧气浓度等与子宫内宫腔环境相同的恒温培养容器内培养。精子们在卵子旁边穿梭，等待她的钟情。只有当卵子看对眼，她才会打开“门”让精子进来。而且，卵子一次只许一个精子进来。这就是体外受精。
另一种情况，也就是男性精子数量少、活力差，这就需要运用到第二代试管婴儿技术——单精子胞浆内注射(ICSI)技术了。医生先将精子放在具有粘滞性的特殊液体内，减慢精子游动速度，以便用微小针捕获他，捕获一定要从精子的尾巴抓起。
此后，在显微镜下的专用操作皿内，医生一只手握固定针，将卵子固定，另一个手则将抓有精子的微小针管刺入卵子，帮助精卵结合。
如果成功，显微镜下能看到双原核，说明精、卵成功结合。取卵后第二天，受精卵将分裂成2-4个细胞胚胎。再继续培养24小时，可观察到胚胎成长至6-8个。此时，医生会根据胚胎分裂生长情况评分。一般评判胚胎的标准主要看的是生长速度、细胞大小是否均衡，以及碎片多少。
3、胚胎移植
胚胎移植一般是选择培育成功3天的胚胎，或培育成功5天的囊胚，根据胚胎和囊胚的活性和等级来确定移植。医生会用一根非常细、非常软的管子，将分裂的胚胎移到子宫，这个过程完全无痛。
一般情况下，胚胎移植数目不得超过3个。中国卫生部的相关文件要求，35岁以下妇女第一次助孕周期移植胚胎数不超过2个，剩余的可用胚胎会被冷冻保存。整个胚胎移植过程都在B超的监视下进行。受精卵外面有一层薄薄的保护层透明带，在移植后的4—5天里，最初的生命就会从这层“透明带”里钻出，在子宫内着床。此后的一切，就跟自然妊娠一样。
在医学上，这个过程称为一个辅助生育治疗周期，目前国内每治疗周期的妊娠率在20-30%左右。美国试管婴儿可以达到70%-80%。事实上，试管婴儿的妊娠率远超过人类夫妇正常同房的妊娠率，正常夫妇排卵期同房妊娠率只有大约10%左右。试管婴儿技术的成功，在临床中已经实实在在造福了很多无法生育的夫妇，让他们拥有了属于自己的健康宝宝。
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