精子与卵子接触后，开始了融合过程。分为四个步骤：精卵质膜的融合、精进入卵内，第二极体的排出，雌性原核的形成及两性原核结合并开始第一次卵裂。离体观察精子穿过透明带约需10分钟，在体内可能更快些。精子必须在获能并发生顶体反应后，才具备穿透ZP的能力。一般认为，精子识别卵子并与ZP的ZP3基因点结合后，精子头部顶端的穿孔器先钻入ZP，以后整个精子进入卵细胞与ZP之间的卵外周间隙中，此为受精的开始。精子穿过ZP后，其头部平卧于卵膜上，当精子质膜与卵膜融合时头部即埋入卵子胞浆中。
精卵膜融合的具体过程和分子机制目前不十分清楚。体外实验观察发现，顶体完整的精子虽能结合与卵膜，但精子膜不能与卵膜与融合，这说明顶体反应后的精子可能发生了膜表面结构和成分的改变，使精子能结合于卵膜。形态学研究表明，顶体反应后暴露的顶体内膜并不与卵膜融合，融合部位：主要在精子顶体后膜与卵膜之间。精卵融合的实质：是精子膜和卵膜表面互补配对的特异性细胞粘附分子介导的过程。如精子膜表面的受精素（fertilin）和卵膜表面的整合素（integrin）。