A concentração máxima de estrogênio ocorre um dia antes da ovulação e, nesse momento, o hormônio luteinizante (LH) é liberado da hipófise. Isto ocorre no meio do ciclo, que equivale ao 14º dia no caso de ciclo menstrual de 28 dias.
Nesta fase, a mulher começa a produzir um muco viscoso, denominado muco fértil, que favorece a mobilidade dos espermatozóides. A liberação do hormônio luteinizante completa o processo de maturação do folículo dominante e, após 36 horas de sua liberação, ocorre a liberação do óvulo.
Quando a mulher ovula, o óvulo é liberado em direção às trompas e apenas o corpo lúteo (estrutura responsável pela produção de estrogênio e de progesterona) permanece no ovário. A fase lútea prepara o útero para o início da próxima menstruação.
Após a liberação do óvulo, ele fica viável por aproximadamente 12 a 24 horas, o que significa que a fecundação é mais provável quando já existem espermatozóides presentes antes da ovulação.
Quando ocorre a fecundação, a placenta produz o HCG (gonadotrofina coriônica humana), hormônio que impede a ocorrência de outra ovulação, mantendo a ação do corpo lúteo constante.
Quando não há fecundação, as elevadas concentrações de progesterona reduzem as secreções de FSH e LH. Com isto, o corpo lúteo regride e diminui as concentrações de estrogênio e progesterona, o que provoca a menstruação.