Tüp bebek tedavisi yumurtaların geliştirilmesi, toplanması, dışarıda döllenmesi ve oluşan embriyonun rahme nakledilmesi olmak üzere dört aşamada gerçekleştirilir.
Yumurtaların geliştirilmesi: Genellikle FSH hormonu içeren iğnelerle yaklaşık on gün sürede sağlanır. FSH hormon iğnesinin dozu ve süresi kadının yaşı, rezervi, kilosu gibi bazı faktörlere göre değişir. Bu evrede sık ultrason ve kan E2 hormon seviyeleri ile yakın takip yapılır. Ortalama 6-10 adet yumurta geliştirilmesi hedeflenir. Yumurtalığın rezerv kapasitesine göre bu sayı daha az da olabilir. Ultrasonda ölçülen folikül (yumurta hücresi içeren kesecik) boyutları 18-20 mm olunca HCG hormonu içeren çatlatma iğnesi yapılır. Yumurtanın olgunlaşması (mayoz bölünmenin tetiklenmesi) bu iğne ile olur ve yaklaşık 36 saat sonra yumurta toplanmalıdır. Tüp bebek tedavisinin en önemli aşaması bu ilk aşamadır.
Yumurtaların toplanması: Bu aşama tüp bebek merkezinde, anestezi altında, ultrasonda kapalı devre sistemle yumurtanın vakumlanması işlemidir. Yaklaşık 15 dakika süren ağrısız ve birkaç saat istirahat etmeyi gerektirir.
Yumurtaların döllenmesi: Bu aşama Embriyolog tarafından laboratuarda gerçekleştirilir. Toplanan yumurtaların her birinin içine mikroenjeksiyon yöntemiyle bir adet sperm konularak dölleme yapılmış olur. Döllenme başarılı gerçekleşmiş ise yumurta bölünerek 24 saat sonra iki hücreli, 48 saat sonra 4 hücreli, 72 saat sonra 8 hücreli olur. Dördüncü gün kompaktlaşma başlayarak embriyonun ortasında boşluk oluşur, buna blastokist adı verilir. Beşinci gün iç ve dış hücre tabakaları daha belirginleşir. Blastokist evresine ulaşan embriyoların hamilelik oluşturma şansı daha yüksektir.
Embriyonun rahme nakledilmesi: Bu aşama tüp bebek tedavisinin en kolay ve kısa süren aşamasıdır. Embriyonun rahim içine yerleştirilmesi anestezi olmadan mesane dolu iken ultrason rehberliğinde yapılır. İşleminden 9 ile 10 gün sonra kanda BHCG hormon düzeyinin 100-200 arasında olduğu görüldüğünde tüp bebek tedavisinin başarıyla tamamlanmış olduğu anlaşılır. Bu durumda 48 saat ara ile birkaç kez kan testi tekrarlanır BHCG artışlarının iki katına çıktığı görülür. Son yıllarda tüp bebeğin bu dördüncü aşaması bir ay ara verildikten sonra, embriyolar dondurulup çözdürülerek yapılmaktadır.