Birçok çift için, in vitro döllenme (IVF) gebelik elde edilebilmesi için en iyi  şansı sunar. IVF tedavisi sperm anomallikleri, tüplerin hasar görmesi, başarısız ovülasyon indüksiyonu (yumurtlama takibi) ve açıklanamayan kısırlık dahil doğurganlığı etkileyen çok farklı durumlarda tavsiye edilebilir.

Tüp Bebek işlemi sırasında, sperm yumurtayı (kadının fallop tüpleri yerine) laboratuar ortamında döller. Bu işlem, kadından alınan yumurtayı binlerce sperm (normalde 100.000) ile bir araya getirmeyi içerir. Sperm profili zayıf ise, dölleme prosesi her bir yumurtaya tek bir spermin enjekte edildiği  intrasitoplazmik sperm enjeksiyonu (ICSI) ile yapılır. Dölleme laboratuarda ideal koşullarda tutulan bir kültür kabında birkaç saat içinde gerçekleşir. 

Döllenen embriyolar, embriyo transferi adı verilen basit bir prosedür ile kadının rahmine aktarılmadan önce laboratuarda iki ile beş gün büyürler. Embriyo transfer işlemi embriyoyu (embriyoları) içeren çok ince bir tüpün serviksten geçerek rahim boşluğuna gönderilmesini içerir. Yasalarla belirlenen sayıda embriyo transfer edilir, kalan ilave embriyolar sonraki tedavilerde kullanılmak için dondurularak saklanabilir.