精子在与卵子结合之前．首先要在女性生殖道中“获能”——获能是一个十分复杂的形态学和生物化学过程，许多问题至今还未彻底弄清。精子只有在获能后才具备了“钻入”卵细胞内的能力。一次射入女性阴道的精子可能有几千万至上亿个，但在女性生殖道内上行过程中却大批衰亡，最后只剩下一、二百个精子能与卵子会合。于是这些精子聚集在卵子的周围，释放出一些特殊的酶，使卵细胞外围的附加细胞层（放射冠）分散，紧贴卵细胞之外的透明带局部溶解，此时若干精子即穿过放射冠和透明带而接近卵细胞表层。精子头部与卵细胞表面接触，在接触点之间的精子细胞膜和卵细胞膜破裂，精子的头和尾进入卵细胞内，而精子的细胞膜则融合于卵细胞膜上。
尽管在穿入卵的透明带后，可有若干精子同时达到卵的表面，但通常只有一个精子能进入卵细胞内部与之结合并形成受精卵。这是由于一旦有一个精子与卵细胞融合后，就会通过一种尚未完全弄清的机制，阻止另外的精子侵入。在异常的情况下，如果有两个以上的精子进入了卵内，那么这个受精卵是不会发育为正常胎儿的。
当一个精子进入卵细胞后，精子发生变形，尾部消失，头部变大形成雄原核，卵细胞（正确的名称是次组卵母细胞）则完成第二次有丝分裂，排出第二级体后其细胞核形成雌原核，然后推原核与雌原核相互接触，各自核膜消失，相互融合，形成合子，完成了受精过程。
