Όταν έχει ολοκληρωθεί η διέγερση των ωοθηκών, η διαδικασία περνάει στο επόμενο στάδιο που είναι αυτό της ωοληψίας.
Όταν κριθεί ότι υπάρχει επαρκής αριθμός ωοθυλακίων που έχουν φτάσει σ’ ένα ικανοποιητικό μέγεθος, χορηγείται η τελευταία ένεση (HCG) που βοηθά την τελική ωρίμανση των ωαρίων και προγραμματίζεται η ωοληψία 34-36 ώρες μετά.
Η ωοληψία γίνεται στο χειρουργείο υπό ελαφριά νάρκωση – μέθη, με διακολπική παρακέντηση και αναρρόφηση των ωοθυλακίων υπό συνεχή υπερηχογραφικό έλεγχο και διαρκεί από 10 έως 30 λεπτά, ανάλογα με τον αριθμό των ωοθυλακίων που πρέπει να παρακεντηθούν και της τεχνικής δυσκολίας. Στη συνέχεια τα ωάρια τοποθετούνται σε ειδικούς επωαστές σε κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας, υγρασίας και αερισμού. Μετά την ωοληψία, η γυναίκα μένει στην «ανάνηψη» για 1-2 ώρες πριν πάει στο σπίτι της. Συνήθως δε νιώθει πόνο, αισθάνεται γενικά άνετα, αν και μπορεί να χρειαστεί μερικές φορές να πάρει ελαφριά παυσίπονα.