Thụ tinh là một quá trình ựồng hoá lẫn nhau giữa trứng và tinh trùng ựể tạo thành hợp tử, hợp tử phát triển thành bào thai rồi thành thai nhi.
Sau khi giao phối, tinh trùng vào ựường sinh dục của con cái và tuỳ theo vị trắ của ống dẫn trứng mà ảnh hưởng ựến sức sống của tinh trùng. Âm ựạo là nơi bất lợi cho tinh trùng vì chất tiết của màng nhày âm ựạo có tắnh axit làm cho nó mau chết hơn. Cổ tử cung là nơi thắch hợp nhất cho tinh trùng, vì ở ựó có nhiều tuyến dịch nhày và dịch nhày có tắnh axit yếu.
Ở ựộng vật thụ tinh âm ựạo như bò, dê, thỏ thì tuyệt ựại ựa số tinh trùng chết ở âm ựạo, chỉ còn 1/30 - 1/20 vào tử cung. Hiện tượng sinh học này chứng tỏ nồng ựộ tinh trùng của ựộng vật thụ tinh âm ựạo phải nhiều và cũng chứng tỏ muốn tăng hiệu suất thụ tinh nhân tạo. đối với loài nhai lại ta phải bơm tinh dịch vào cổ tử cung.
Quá trình thụ tinh gồm 3 giai ựoạn.
5.1. Giai ựoạn thứ nhất
Tinh trùng phá vỡ màng phóng xạ ựể vào màng trong suốt của trứng. Muốn vào ựược màng trong suốt thì nó phải tiết ra enzym hyaluronidaza ựể phá vỡ các chất keo của tế bào hạt (phá màng phóng xạ). Enzym hyaluronidaza không có tắnh chất ựặc hiệu theo loài, lợi dụng ựặc tắnh này có thể trộn tinh trùng khác loài và tiến hành giao phối. Phải có ựủ lượng enzym nhất ựịnh thì mới phá vỡ ựược màng keo này, cụ thể số lượng tinh trùng ở thỏ khoảng 25.000-62.000/ml. Nếu quá nhiều ựến 180.000/ml thì nó có thể phân huỷ cả tế bào trứng. Nếu quá ắt thì không thể phá vỡ ựược màng nên không thể thụ tinh ựược.
5.2. Giai ựoạn thứ hai
Tinh trùng ựi qua màng trong suốt ựể vào màng noãn hoàng. Tinh trùng qua màng trong suốt nhờ enzym zonalizin, enzym này có tắnh chất ựặc hiệu cho loài, chắnh do tắnh chất này mà chỉ có tinh trùng cùng loài mới có thể qua ựược màng trong suốt. Cuối cùng tinh trùng qua màng noãn hoàng nhờ enzym muraminidaza
Thường chỉ có 1 hoặc 2-3 tinh trùng qua ựược màng noãn hoàng ựể vào tiếp xúc với nhân của tế bào trứng, còn các tinh trùng khác không vào ựược sẽ nằm chung quanh màng trong suốt bị chết ựể trở thành dinh dưỡng nuôi hợp tử sau này. Chỉ có một hoặc (hãn hữu) có 2-3 tinh trùng vào ựược màng noãn hoàng là vì khi có một tinh trùng vào thì màng này sẽ có sự biến ựổi sinh hiện tượng quánh hoá.
5.3. Giai ựoạn thứ ba
đồng hoá giữa tinh trùng và trứng.
Khi tinh trùng vào trong màng noãn hoàng thì ựầu của nó ựồng hoá nhân của tế bào trứng, còn nguyên sinh chất thì ựồng hoá thân và ựuôi tinh trùng ựể tạo thành hợp tử, quá trình này ựược tiến hành ở 1/3 phắa trên ống dẫn trứng. Sau ựó nhờ vận ựộng của tiêm mao ống dẫn trứng mà hợp tử di chuyển về tử cung hay sừng tử cung ựể làm tổ. Hợp tử lúc ựầu thẩm thấu ựể sống, sau phát triển các màng thai rồi hình thành nên tuần hoàn nhau thai. Máu mẹ qua nhau thai vào bào thai nuôi con, cơ thể con qua nhau thai vào máu mẹ ựể thải cặn bã.
Ngoài thụ tinh tự nhiên trong chăn nuôi người ta còn áp dụng phương pháp thụ tinh nhân tạo. để ựề phòng một số bệnh truyền nhiễm khi gia súc giao phối nên thụ tinh nhân tạo ựã cải tạo giống gia súc nhanh chóng, nâng cao tỷ lệ sinh sản.
Thụ tinh nhân tạo là dùng tinh dịch pha loãng, tinh ựông viên hoặc tinh cọng rạ bơm vào cổ hoặc thân tử cung của con cái ựộng dục. Hiện nay phương pháp ghép phôi ựang ựược ứng dụng trong chăn nuôi. điều ựó tạo ra khả năng sử dụng một cách có hiệu quả lớn nhất. Những con bò cái cao sản, lấy phôi của chúng ghép cho những con có sản lượng thấp hơn.