Devido às gestações múltiplas, a fecundação in vitro com transferência de embriões tornou-se o mais conhecido tratamento contra a infertilidade. A técnica era indicada inicialmente apenas para a infertilidade de mulheres cujas trompas não podiam ser reconstruídas cirurgicamente ou casos de esterilidade imunológica (em que os espermatozóides são destruídos no meio vaginal ou cervical). O uso foi ampliado, porém, e hoje a técnica é aplicada até em esterilidade de causa desconhecida (em que os dois membros do casal apresentam resultados normais nos testes, mas a gravidez não acontece depois de dois anos de relações sexuais).

São quatro as etapas dessa fecundação, que custa entre R$ 5 mil e R$ 7 mil no Brasil. Primeiro, acontece a hiperestimulação dos ovários através de doses elevadas de hormônios, para que produzam óvulos. Em seguida, vem a coleta dos óvulos mediante punção (um laparoscópio, introduzido perto do umbigo, guia a agulha até o folículo, cápsula ovariana que libera os óvulos). Obtém-se mais tarde o esperma do homem, mediante masturbação. Os óvulos são então colocados num meio físico adequado, onde podem ser fecundados e transformar-se em embriões. A quarta etapa é a transferência dos embriões para o útero.

Os embriões costumam ser implantados em, no máximo, 72 horas. Nessa fase, têm menos chances de se fixar na parede do útero, dificultando a concepção. Agora, graças a meios de cultura de melhor qualidade, pode-se fazer o implante em atécinco dias, o que aumenta o índice de sucesso da fertilização e, como se implantam menos embriões, reduz o risco de gestações múltiplas.

Uma técnica complementar é o congelamento dos embriões, que podem ser transferidos para a mãe em ciclos sucessivos, caso fracassem as primeiras tentativas. Os óvulos também podem ser doados a outras mulheres.

É rápida a evolução das técnicas para conseguir a gravidez, mas usa-se genericamente a expressão "bebê de proveta" para indicar que a fertlização ocorreu em laboratório. Quando o homem tem espermatozóides de má qualidade ou em pouca quantidade recorre-se, como fez Roger Abdelmassih com Pelé e Assíria, a uma técnica conhecida como Pesa (sigla em inglês para aspiração percutânea de espermatozóides), seguida pela ICSI (injeção intracitoplasmática de espermatozóides). Os espermatozóides são aspirados por uma seringa do epidídimo, a parte dos testículos onde amadurecem, e depois são introduzidos nos óvulos para a fertilização.

Outra técnica que também começa a ser usada no Brasil é a cirurgia de transferência intratubária, em que os óvulos fertilizados são introduzidos diretamente nas trompas de Falópio por laparoscopia. Segundo o médico Paulo Serafini, que trabalha na Califórnia e dá assessoria ao Centro Huntington de Medicina Reprodutiva, em Vitória, o método dá ao embrião maior chance de sobrevivência, pois leva cinco dias para chegar ao útero. Em qualquer caso, a estimulação para melhorar a ovulação é delicada e deve ser conduzida por profissionais experientes.

Outro método é o da inseminação artificial com esperma de doador, que custa cerca de R$ 1.000 no Brasil (mais os honorários médicos). Os candidatos que recorrem ao banco de sêmen do Hospital Albert Einstein, em São Paulo, são informados de que os médicos tentam distribuir geograficamente, e com intervalos prolongados, o sêmen de um mesmo doador. A norma internacional prevê que o material de um único doador não permita mais de 200 inseminações para cada milhão de habitantes.

O Hospital Albert Einstein estabelece que o esperma de cada doador não seja usado por mais de cinco mulheres. E segue a regra da maioria dos países de manterem sigilo a identidade do doador.