Para a execução desta técnica exige-se uma prévia estimulação ovariana através de medicamentos adequados e acompanhamento médico regular de forma a controlar os efeitos dessa estimulação e definir o melhor dia para a coleta dos óvulos. Cerca de 34 - 36 horas antes dessa coleta é administrada uma injeção de gonadotrofina coriônica (um tipo de hormônio produzido pela placenta) que provoca a maturação ovária , vindo a permitir a sua captação por aspiração através de uma agulha especial. Essa captação é realizada com a ajuda do ultra-som transvaginal, que auxilia o médico a guiar a agulha em direção aos folículos ovarianos (pequenas bolhas de líquido situadas dentro de cada ovário e que contêm os óvulos) durante o procedimento. Os óvulos assim obtidos são encaminhados ao laboratório de embriologia, anexo à sala de coleta, onde serão classificados e ambientados em um meio de cultura especial, sob condições de temperatura e pressão constantes (estufas especiais). Depois de 2 a 4 horas de ambientação numa estufa especial, os óvulos estarão prontos para a fertilização.

Quanto aos espermatozóides, estes são obtidos após uma coleta de por masturbação, sendo normalmente sujeitos a um tratamento prévio, em meio de cultura especial, para que sejam escolhidos os melhores em termos de forma. Destes são selecionados cerca de 50 a 100 mil, com mobilidade progressiva rápida, para serem colocados ao redor de cada óvulo. Quando há problemas graves com a quantidade ou qualidade dos espermatozóides, e o número é insuficiente para a fertilização in vitro convencional, considera-se a alternativa da realização de uma microinjeção intracitoplasmática de espermatozóides .