A técnica consiste na coleta dos gametas para que a fecundação seja feita em laboratório e depois na transferência desses embriões de volta para o útero materno. O método foi usado pela primeira vez na Inglaterra em 1978 e foi trazido ao Brasil em 1983. Nessa época ele era conhecido como bebê de proveta.
O primeiro passo é fazer a coleta dos gametas. Os espermatozoides são obtidos por meio de masturbação. Alguns homens não apresentam gametas no sêmen, e nesses casos é preciso fazer uma punção ou biopsia para retirá-los diretamente dos testículos. Nas mulheres é feita uma indução de ovulação, geralmente com injeções subcutâneas (gonadotrofinas), os mesmos medicamentos usados no coito programado. Eles podem ser usados por via oral (citrato de clomifeno) ou por injeções subcutâneas (gonadotrofinas) e normalmente são estimulados até 12 folículos para uma produção maior de óvulos para coleta. Mas em casos em que não há mais produção de gametas, como mulheres na menopausa e alguns homens que não sintetizam espermatozoides, é indicado o uso de gametas doados.
Depois de coletados, é feita uma seleção dos espermatozoides e depois eles e um óvulo são colocados em uma cultura. São usados cerca de 100 a 200 mil gametas masculinos para cada feminino, um deles irá chegar até o óvulo e o embrião depois será formado. O processo é idêntico ao ocorrido dentro do útero, com a diferença que ocorre em laboratório, portanto não há riscos de malformação maiores do que numa fecundação natural. Existe um risco de que a fecundação não ocorra, mas é algo muito raro. Tudo depende da qualidade do material utilizado.
Quando o embrião já está pronto ele é colocado no útero da mulher. A quantidade de embriões depende da idade da mulher: 2 para mulheres com menos de 35 anos, 3 para quem tem até 40 anos e 4 depois dessa idade. O processo é semelhante ao exame Papanicolau, é usado um espéculo, que é um aparelho usado normalmente no exame ginecológico para localizar o colo uterino, e depois um cateter bem fino é inserido no útero da mulher. Um ultrassom orienta o médico sobre o local onde deve ser colocado o embrião, normalmente a 1 centímetro do fundo do útero. A sensação pode criar um ligeiro desconforto. Por fim, após 12 ou 14 dias, é feito o exame para detectar se houve sucesso no método.