通常の妊娠は以下のようなプロセスで成立します。

このプロセスに問題があって妊娠することが難しい方を対象として不妊治療を行います。まずは、一般不妊治療と呼ばれる「タイミング法」や「人工授精」を一定期間行い、妊娠しない場合は、「体外受精」や「顕微授精」といった生殖補助医療（ART）へとステップアップで治療を進めていきます。ARTでは、体内で起こるプロセスの多くを体外で代わりに行うことになります。

精子は射精された精子を用いますが、精液中に精子が無い人は手術により精子を作っている精巣から精子を見つけることが出来る場合もあります。卵子は、膣を通じて針を刺して卵巣から吸引をして取り出します。

体外受精では、卵巣から卵子を取り出し、精子と一つの場所にいれて、受精を待ちます。そうしてできた受精した卵を、数日間育てて子宮に戻します。受精した卵のことを胚といい、胚が育つことを発生、胚を体の外で育てることを胚培養、育った胚を体の中に戻すことを胚移植といいます。体外受精、胚培養、胚移植にはそれぞれの目的に合った培養液という特殊な液体が必要となります。

一般不妊治療で妊娠できなかった人の次のステップとして、体外受精を行います。
顕微授精と並行して治療することもあります。

顕微授精では、顕微鏡を使って1つの精子を選び、細い針を用いて卵子に直接注入して受精させます。そのあとは、体外受精と同じで、数日間培養後に胚移植します。

体外受精で受精しなかった場合や、精子の数が非常に少ない方が対象となります。

ARTの一連の流れを下記に示しています。
体から卵子を取り出す（採卵）時は、飲み薬や注射剤を使って卵子を体の外に取り出しやすい状態にすることが多いです。
また、体外受精や顕微授精でできた受精卵は、凍結保存することができます。いくつかの受精卵ができた場合は、凍結保存しておいて、次の治療でその受精卵を使うこともできます。

2021年のデータでは、体外受精・顕微授精などのARTの実施回数は約50万回（周期）で、移植あたり新鮮胚移植の15.1％が、凍結融解胚移植の26.6％が出産に至っています。また、この年に生まれた子どものうち8.6%（11.6人に1人）がARTによって生まれたと報告されています。^※1
また、年齢が高くなるとともにARTにより妊娠・出産できる確率は下がっていくので、不妊治療を行うのであればなるべく早く治療をスタートすることが大切です。