L'apparato riproduttivo femminile ha un funzionamento ciclico, vale a dire che presenta delle modificazioni periodiche il cui ritmo viene scandito da una parte del cervello detto ipotalamo.
L'ipotalamo stimola l'ipofisi che è una ghiandola situata alla base del cervello e che, a sua volta, stimola lo sviluppo dei follicoli presenti nell'ovaio.

Come risultato del processo di sviluppo follicolare si ha la produzione di ormoni, ad opera delle cellule degli strati esterni del follicolo, e la maturazione dell'ovocita presente all'interno del follicolo stesso. Gli ormoni prodotti dall'ovaio, a loro volta, provocano delle modificazioni all'interno dell'utero.

Il funzionamento dell'apparato riproduttivo femminile comprende sia le modificazioni che avvengono nell'ovaio (ciclo ovarico) sia quelle che coinvolgono l'utero (ciclo endometriale).

Alla nascita le ovaie contengono un numero molto alto di ovociti primari (700.000 - 2.000.000) ognuno dei quali è circondato da uno strato di cellule che formano il follicolo primario.
Alla comparsa dei primi flussi mestruali il numero di follicoli a disposizione si riduce a circa 300.000 e ogni mese uno di essi va incontro a maturazione.

Nel ciclo ovarico distinguiamo due fasi:
Fase follicolare
Durante questo periodo, avviene la selezione di un solo follicolo detto follicolo dominante, destinato a completare la maturazione, mentre l'ovocita, all'interno del follicolo, va incontro a una serie di modificazioni che lo rendono adatto alla fecondazione. Il follicolo dominante diventa man mano più grande fino a raggiungere il diametro di 18-20 mm.
A questo punto il follicolo si rompe permettendo la fuoriuscita dell'ovocita maturo (ovulazione) che entra nelle tube. Questa fase di crescita follicolare fino all'ovulazione dura circa 14 giorni, ma può essere un po' più lunga o un po' più corta senza che ciò significhi che vi sono problemi.
Questa fase è caratterizzata dall'aumento dell'ormone 17 betaestradiolo.

Fase luteinica
In seguito alla liberazione dell'ovocita il follicolo si rimpicciolisce e si forma il corpo luteo che produce Progesterone e, in misura minima, 17 Estradiolo.
Se l'ovocita non viene fecondato, il corpo luteo va incontro a fenomeni regressivi per cui si forma una piccola cicatrice e i livelli ormonali calano rapidamente.
Se inizia la gravidanza, gli ormoni prodotti dall'embrione mantengono attivo il corpo luteo che continua a funzionare per alcune settimane mantenendo elevati i livelli degli ormoni ovarici.

Il ciclo endometriale, la cui durata è in media di 28 giorni, è caratterizzato dai cambiamenti periodici che si verificano nel rivestimento interno dell'utero (endometrio) e che avvengono sotto l'influenza degli ormoni prodotti dall'ovaio.

Tali modificazioni possono essere divise in fasi:
Fase proliferativa
Coincide all'incirca con la fase follicolare.
Nella fase proliferativa si verifica una intensa crescita delle cellule con aumento dello spessore endometriale e queste modificazioni avvengono per l'azione del 17 Estradiolo prodotto dall'ovaio.

Fase secretiva
Coincide all'incirca con la fase luteinica.
Durante la fase secretiva, sotto l'influsso del Progesterone, avvengono alcune trasformazioni delle strutture endometriali che preparano l'utero a ricevere l'embrione formatosi.

Fase mestruale
Completa il ciclo endometriale ed è quella più evidente.
Si verifica nei mesi in cui non c'è concepimento ed è dovuta alla brusca riduzione dei livelli di E2 e Progesterone che si ha alla fine della fase luteinica.
Tale rapida diminuzione dei livelli ormonali provoca lo sfaldamento degli strati più superficiali dell'endometrio
mentre quello più profondo resta intatto pronto a rispondere agli stimoli ormonali nel ciclo successivo.
Nei cicli in cui avviene il concepimento i livelli degli ormoni prodotti dall'ovaio (17 Estradiolo e Progesterone) restano elevati per cui nell'endometrio si osserva un'accentuazione della crescita delle cellule che crea i presupposti per gli scambi di sostanza nutritiva tra utero e placenta.

Il processo di produzione degli spermatozoi avviene a partire dalla cellula germinale primitiva (spermatogonio) che si trova nella parte più esterna del tubulo seminifero. Questa cellula si divide dando luogo agli spermatociti primari e quindi, attraverso un processo che riduce alla metà il numero di cromosomi, agli spermatociti secondari e agli spermatidi.

Gli spermatidi non subiscono ulteriori divisioni ma vanno incontro a un processo di maturazione che, attraverso una serie di complesse modificazioni, conduce alla formazione dello spermatozoo maturo. Nella regolazione ormonale della produzione di spermatozoi sono coinvolti ormoni prodotti dall'ipofisi (FSH ed LH) e il testosterone prodotto nel testicolo.

In particolare, l'LH stimola la produzione di testosterone che riveste un ruolo importante nelle prime fasi della produzione degli spermatozoi, mentre l'FSH è maggiormente implicato nella trasformazione degli spermatidi in spermatozoi.

Lo spermatozoo è formato da una testa, un collo, un tratto intermedio e una coda.
La testa è formata quasi interamente dal nucleo, ricco di DNA e che contiene i geni paterni, e dall'Acrosoma. L'acrosoma è una vescicola in cui sono contenuti sostanze capaci di sciogliere la parte esterna dell'ovocita permettendo la penetrazione dello spermatozoo e quindi la fecondazione.

A livello del collo si trova una struttura molto importante per il movimento dello spermatozoo che è detta centriolo prossimale, le cui alterazioni possono provocare immobilità dello spermatozoo con conseguente sterilità.
Il tratto intermedio unisce la testa alla coda. La coda è dotata di strutture capaci di contrarsi permettendo il movimento dello spermatozoo.