精子與卵子接觸后，開始了融合過程。分為四個步驟：精卵質膜的融合、精進入卵內，第二極體的排出，雌性原核的形成及兩性原核結合并開始第一次卵裂。離體觀察精子穿過透明帶約需10分鐘，在體內可能更快些。精子必須在獲能并發生頂體反應后，才具備穿透ZP的能力。一般認為，精子識別卵子并與ZP的ZP3基因點結合后，精子頭部頂端的穿孔器先鉆入ZP，以后整個精子進入卵細胞與ZP之間的卵外周間隙中，此為受精的開始。精子穿過ZP后，其頭部平臥于卵膜上，當精子質膜與卵膜融合時頭部即埋入卵子胞漿中。
精卵膜融合的具體過程和分子機制目前不十分清楚。體外實驗觀察發現，頂體完整的精子雖能結合與卵膜，但精子膜不能與卵膜與融合，這說明頂體反應后的精子可能發生了膜表面結構和成分的改變，使精子能結合于卵膜。形態學研究表明，頂體反應后暴露的頂體內膜并不與卵膜融合，融合部位：主要在精子頂體后膜與卵膜之間。精卵融合的實質：是精子膜和卵膜表面互補配對的特異性細胞粘附分子介導的過程。如精子膜表面的受精素（fertilin）和卵膜表面的整合素（integrin）。