En effet, il faut savoir que les ovocytes recueillis en FIV ne sont pas tous matures, que les ovocytes matures ne sont pas tous fécondés par les spermatozoïdes, et que les embryons obtenus après fécondation n'ont pas tous la même capacité d'implantation dans l'utérus.
Au total, pour obtenir des résultats satisfaisants, il faut pouvoir transférer 2 ou 3 embryons de bonne morphologie, ce qui correspond à environ 8 ovocytes recueillis au départ. Le plus souvent, la stimulation se déroule en trois temps.

Une première étape, appelée blocage, a pour but de mettre les ovaires au repos afin d'éviter une ovulation spontanée au cours du cycle. Lorsque ce blocage ovarien est réalisé grâce à l'injection unique d'un médicament spécifique (agoniste de la GnRH), on parle de « protocole par agoniste retard » ou « protocole long ».

Ensuite vient l'étape de stimulation ovarienne proprement dite au cours de laquelle la croissance de plusieurs follicules est assurée grâce à un traitement hormonal par gonadotrophines (FSH, HMG).
La stimulation est surveillée par un monitorage, c'est-à-dire un double contrôle échographique et biologique : les échographies ont pour but de mesurer les follicules et donc de suivre leur croissance, et les dosages hormonaux (estradiol) dans le sang ont pour but d'évaluer la qualité de la sécrétion hormonale des follicules.

Le troisième temps de la stimulation consiste en un déclenchement de l'ovulation qui est réalisé grâce à l'injection d'une autre hormone appelé hCG.Cette injection doit se faire à un horaire très précis, généralement le soir vers 22 heures, puisque la ponction ovocytaire sera réalisée en milieu hospitalier 35 à 36 heures après cette injection d'hCG pour éviter que les ovocytes ne soient spontanément pondus avant que le chirurgien ne puisse les ponctionner. Il faut savoir que le blocage peut également être réalisé en même temps que la stimulation ovarienne dans le cadre des protocoles appelés « protocoles courts ».
Il peut aussi être réalisé à l'aide non pas d'agonistes mais d'antagonistes du GnRH selon des protocoles particuliers. Dans ces deux derniers cas, la stimulation ovarienne et le déclenchement de l'ovulation sont réalisés et surveillés de la même manière que lors d'un protocole dit « long ».