Сложная последовательность взаимодействий родительских организмов, обеспечивающих встречу сперматозоида и яйцеклетки, сохранение между ними контакта и проникновение сперматозоида в яйцо. У млекопитающих при оплодотворении сперматозоид должен проникнуть через несколько рядов клеток зернистого слоя, образующих так называемый яйценосный бугорок, а также через zona pellucida и желточную оболочку, что обеспечивается активностью его акросомы (см. Акросома). После проникновения сперматозоида в яйцеклетку процесс слияния гамет (слияние гаплоидных гамет с образованием диплоидной зиготы*) включает слияние цитоплазмы – плазмогамию и слияние ядер – кариогамию, или амфимиксис. Условно процесс оплодотворения подразделяют на три этапа: проникновение сперматозоида в яйцо, активацию яйца и слияние пронуклеусов (ядер) яйца и сперматозоида. Перед слиянием мужское ядро увеличивается в объёме, а мужская центриоль, содержащаяся в шейке сперматозоида, делится на две дочерние, которые и участвуют в организации митотического веретена при дроблении яйца. Центросома яйцеклетки обычно остаётся неактивной или дегенерирует. Немаловажен также механизм защиты яйца от проникновения дополнительных сперматозоидов (подавление полиспермии), поскольку почти у всех видов животных проникновение первого спермия тут же делает яйцо непроницаемым для других спермиев (см. Оболочка оплодотворения, Полиспермия). Различают наружное и внутреннее оплодотворение. Синонимы – фекундация, англ. fecundity – плодовитость (фертильность), способность к повторному оплодотворению, фертилизация.
Интересно отметить, что самцы богомола не могут отделять сперму, пока у них есть голова. В процессе копуляции самка откусывает голову у самца. Такая же картина наблюдается и у некоторых видов пауков (самцы раздражают самок, запуская процесс полового каннибализма).
*Ещё в 1875 г. немецкий эмбриолог Оскар Гертвиг (Hertwig, 1849–1922), изучая процесс оплодотворения у морского ежа, показал, что в результате слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки происходит удвоению числа хромосом в ядре зиготы. Швейцарский зоолог и эмбриолог Герман Фоль (Herman Fol, 1845–1890) также описал слияние ядер двух гамет в процессе оплодотворения.