Il giorno dell'ovulazione, il coniuge consegna un campione di seme in laboratorio 1 o 2 ore prima dell'inseminazione, che viene poi elaborato per recuperare gli spermatozoi mobili e concentrarli in un volume ridotto. Successivamente, attraverso l'uso di una cannula vengono depositati nell'utero, evitando loro, in tal modo, il lungo percorso che dovrebbero realizzare in modo naturale dalla vagina alla tuba, luogo in cui si verifica la fecondazione ovulo-spermatozoo.

Per aumentare le possibilità di successo, in genere si stimolano leggermente le ovaie per assicurare la maturazione di almeno 1 o 2 ovuli. Per questo motivo tutto il trattamento viene controllato tramite e ecografie. In tal modo si potrà conoscere il numero di ovuli che si producono e inoltre stabilire il giorno in cui inizierà l'ovulazione. Ciononostante, le possibilità di successo di questa tecnica sono del 15-20% per ogni tentativo. Una volta raggiunta la gravidanza, una su 4 sarà gemellare.

Per avere delle garanzie di successo, bisogna assicurarsi che almeno una delle tube sia permeabile, e che ci siano almeno 2-3 milioni di spermatozoi con mobilità progressiva. Ciononostante, se dopo 3-4 cicli di inseminazione non si raggiunge la gravidanza, si consiglia di passare alla fecondazione in vitro.