Ziel dieser ersten und entscheidenden Phase ist es, alle Faktoren zu identifizieren, die eine Schwangerschaft verhindern. Beide Partner werden umfassend untersucht (bei der Frau Eierstockreserve und Gebärmutterstruktur, beim Mann Spermien- und genetische Analysen). Nach Feststellung der Ursache der Unfruchtbarkeit werden notwendige vorbereitende Maßnahmen und gegebenenfalls operative Eingriffe (z. B. Hysteroskopie bei Gebärmutterproblemen oder Mikro-TESE zur Spermiengewinnung) durchgeführt, um die Schwangerschaftschancen zu erhöhen. Auf Basis aller gewonnenen Daten wird anschließend das am besten geeignete IVF-Behandlungsprotokoll für das Paar festgelegt und die Behandlungsphase eingeleitet.

In dieser Phase werden die zentralen Schritte der Behandlung durchgeführt – die Eizellentwicklung und die Embryonenbildung. Die Frau erhält über einen Zeitraum von 10–12 Tagen hormonelle Medikamente zur Reifung mehrerer Eizellen, wobei der Prozess engmaschig per Ultraschall überwacht wird. Die reifen Eizellen werden unter Narkose entnommen und im Labor mittels ICSI mit den Spermien befruchtet. Die entstandenen Embryonen werden 3 bis 5 Tage lang beobachtet, anschließend wird der qualitativ beste Embryo ausgewählt; falls erforderlich, werden unterstützende Maßnahmen zur Förderung der Einnistung durchgeführt.

In der letzten Phase der Behandlung werden der im Labor ausgewählte Embryo oder die ausgewählten Embryonen durch einen schmerzfreien Eingriff in die Gebärmutter der Mutter übertragen. Im Anschluss beginnt eine unterstützende Medikation, wie z. B. Progesteron (Lutealphase-Unterstützung), um die Gebärmutterschleimhaut optimal vorzubereiten und die Einnistung zu fördern. Danach folgt für das Paar eine entscheidende Wartezeit. Etwa 10–12 Tage nach dem Transfer wird mittels eines Beta-hCG-Bluttests festgestellt, ob eine Schwangerschaft eingetreten ist. Bei einem positiven Ergebnis beginnt die regelmäßige Schwangerschaftskontrolle.