De bevruchting van de oöcyt door het spermatozoön vindt meestal plaats in de ampulla (wijde uiteinde) van de tuba uterina (eileider). Daarom moeten de spermatozoa, na de ejaculatie van het sperma door de man in de vagina van de vrouw, nog een lange tocht afleggen om in de ampulla te komen. Bij de ejaculatie komen miljoenen spermatozoa in de vagina, die allemaal aan deze lange reis beginnen. Slechts enkele zullen uiteindelijk in de ampulla van de tuba uterina aankomen. De tocht wordt bemoeilijkt doordat de spermatozoa tegen de richting van de ritmische contracties van de tuba uterina (om de oöcyt naar de uterus te stuwen) in moeten zwemmen. Onderweg sterven er vele spermatozoa omdat zij niet in staat zijn zo ver te ‘zwemmen’ wegens gebrek aan energie (onvoldoende voedingsstoffen en/of mitochondriën), of omdat zij een afwijkende vorm hebben. De spermatozoa die wél in de ampulla aankomen, beginnen daar de strijd om de oöcyt te bevruchten. Spermatozoa worden door middel van rheotaxie (beweging onder invloed van stroming van het water), thermotaxie (beweging onder invloed van warmte) en chemotaxie (beweging onder invloed van bepaalde concentratiegradiënten) naar de eicel aangetrokken. Allereerst is er een stroomgradiënt van ampulla regio naar isthmus regio (het smalle gedeelte van de eileider) waarneembaar en hebben spermatozoa de voorkeur tegen de stroom in te zwemmen (rheotaxie). Daarnaast zijn gecapaciteerde spermatozoa in staat warmteverschillen te voelen tot 0.014 graden Celsius verschil en hebben de voorkeur te zwemmen van kouder naar warmer (thermotaxie) (Bahat et al. 2012). In de tuba uterina is een thermale gradiënt aanwezig waarbij de isthmus kouder is en de ampulla warmer is. Naast temperatuur is sprake van moleculen die door de oöcyt en omringende cellen worden uitgestoten in de ampulla regio zoals het hormoon progesteron. Progesteron bindt een receptor die Ca+ kanalen activeert, waardoor de frequentie van rotatie van het flagellum omhoog gaat (chemotaxie) (Strunker et al. 2011). Zoals in het vorige hoofdstuk is beschreven, verdwijnen na binnenkomst in de uterus de eiwit-coating en het merendeel van de oppervlaktemembraanmoleculen van de spermatozoa, waardoor zij in staat zijn tot het binden en samensmelten met de celmembraan van de oöcyt.
De oöcyt is omgeven door de zona pellucida (figuren 2.8 en 3.1). Het spermatozoön zal deze laag moeten binnendringen alvorens bij de oöcyt te kunnen komen. Omdat het spermatozoön door zijn staart een roterende beweging maakt, zal bij aanraking van de zona pellucida (een hard oppervlak) het hele spermatozoön gaan roteren. Het spermatozoön functioneert als het ware als een boor. Hierdoor wordt een gaatje in de zona pellucida geboord, waardoor de wand van de oöcyt wordt bereikt. Het doorboren van de zona pellucida wordt mede mogelijk gemaakt doordat tijdens het eerste contact van het spermatozoön met de zona pellucida de inhoud van het acrosoom wordt uitgestoten, waarbij hyaluronidase vrijkomt. Dit enzym is in staat de verbindingen tussen de eiwitten in de zona pellucida af te breken. Op het moment dat de celmembraan van het spermatozoön de celmembraan van de oöcyt raakt, zullen deze celmembranen zich openen en kan de kern van het spermatozoön in het cytoplasma van de oöcyt worden opgenomen. Dit is het moment van de bevruchting. Zodra de membranen van het spermatozoön en de oöcyt zijn versmolten, begeven granulae uit het cytoplasma van de oöcyt zich naar de celmembraan om hydrolytische enzymen uit te scheiden. Hierdoor verandert de structuur van de glycoproteïnen in de zona pellucida op een zodanige wijze dat deze is verhard en niet meer doorgankelijk is voor andere spermatozoa. Op deze manier wordt voorkomen dat de oöcyt door meerdere spermatozoa wordt bevrucht (polyspermie).
De oöcyt, die nog steeds in de metafase van meiose II verkeert, zal de meiose verder afmaken, waarbij een nieuw (tweede) poollichaam ontstaat (figuur 2.7).Het eerste poollichaampje kan zich ook nog opnieuw delen, zodat er soms in totaal drie poollichaampjes worden gevormd. In de bevruchte oöcyt bevinden zich nu 23 chromosomen (ieder bestaande uit één chromatide) van de vader en 23 chromosomen (ieder bestaande uit één chromatide) van de moeder. Volgens een mitotische deling worden uit deze bevruchte oöcyt twee identieke cellen gevormd.
De bevruchting van de oöcyt moet binnen 24 uur na de ovulatie hebben plaatsgevonden. Als deze niet plaatsvindt, sterft de oöcyt.