Yumurta toplama işlemi'nden sonra elde edilen yumurtalar değerlendirilmektedir. Olgun olmayan (immatür) veya dejenere yumurtalar ayıklandıktan sonra olgun yumurtalar (MII oosit) yaklaşık 4 saat süreyle bekletilmektedir. Yine aynı gün hastanın eşi semen vermektedir. Semen, yıkama işlemlerinden geçirilerek hazırlanmaktadır.
Her yumurtanın etrafına 100,000 sperm içeren damlacık bırakılarak sperm ve yumurtaların biraraya gelmesi sağlanmaktadır. Her bir yumurtanın içine ancak bir sperm hücresi(spermatozoa) girebilmektedir. Spermatozoa yumurtanın etrafındaki zona pellucida adı verilen dış zarı geçtikten sonra artık başka bir spermatozao'ya karşı zarın geçirgenliği ortadan kalkmaktadır. Bundan dolayı diğer sperm hücreleri yumurta dış zarını geçememektedir. Doğal seleksiyon mekanizması sonucu 100,000 spermden ancak bir tanesi yumurta duvarını aşıp onu dölleyebilmektedir. Konvansiyonel IVF'te yaklaşık olarak yumurtaların %70'i döllenmektedir.
Yumurtayı çevreleyen dış tabaka corona radiata ve zona pellucida zarından oluşmaktadır. Bir spermatoza bu tabakaları aşarken dış kılıfı ve kuyruk kısmı dışarda kalmaktadır. Sadece spermmatozoa'nın genetik materyalini taşıyan çekirdek kısmı yumurtanın sitoplazmasına alınmaktadır. Doğal yollarla veya Konvansiyonel IVF'te sperm ve yumurta birleşmesi bu şekilde olmaktadır. Bir spermatozoa ile birleşen yumurtanın bu aşamadan sonra dış zarı kalkan görevi görmekte, ikinci bir spermatozoa yumurta içine girememektedir.
ICSI'de ise spermatozoa'nın tamamı yumurta içine enjekte edilmektedir.
Konvansiyonel IVF ve ICSI arasındaki fark şematik olarak görülmektedir.