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Il termine fecondazione artificiale è spesso sinonimo di procreazione artificiale (umana) (PAU) detta anche procreazione (medicalmente) assistita.

Le tecniche attraverso le quali essa viene attuata sono molte; il tipo di intervento più diffuso, ma che presenta anche le maggiori problematiche etiche (cfr. bioetica), è quello della fecondazione in vitro con successivo trasferimento dell’embrione così formato nell’utero di una donna (Fivet).

In Italia si è tenuta nel 2005 una consultazione di quattro referendum per abrogare alcuni punti dell'attuale legge sulla fecondazione, giudicata dai referendari troppo restrittiva nelle tecniche utilizzabili. L'affluenza alle urne del 25,9% non ha però permesso il raggiungimento del quorum.

Fecondazione omologa

Si parla di fecondazione omologa quando il seme e l'ovulo utilizzati nella fecondazione assistita appartengono alla coppia di genitori del nascituro, che presenterà quindi un patrimonio genetico ereditato da entrambi i genitori. L'unione del gamete maschile con un ovulo femminile avviene in vitro e si genera lo zigote e quindi con la replicazione cellulare la blastula, che poi viene impiantata nell'utero della donna.

Fecondazione eterologa

La fecondazione eterologa si verifica quando il seme non è del padre oppure l'ovulo non proviene dalla madre, ma da un donatore estraneo alla coppia. Esistono banche del seme che conservano liquido seminale e ovuli (molto più rari): donatori anonimi lasciano campioni che vengono catalogati nel centro e acquistati da coppie nelle quali solitamente uno dei partner ha problemi di fertilità.

In vari Stati dove è vietata la fecondazione eterologa, si utilizzano spermatozoi uniti a ovuli un attimo prima della formazione dello zigote, cioè prima che i cromosomi dei singoli gameti si allineino rispetto al fuso mitotico per completare la meiosi.

Per il nascituro si presenta il problema etico/psicologico di avere due genitori legali e un terzo biologico (il padre-donatore del seme oppure la madre-donatrice dell'ovulo). È innegabile che il legame di consanguineità (e biologico) possa essere importante in misura simile al ruolo dei genitori "di adozione" (uno dei due o entrambi se si tratta di embrione impiantato e origniato da gameti esterni alla coppia).

Più volte è stato paventato un rischio eugenetico di richiesta di seme e ovuli appartenuti a geni e personaggi della storia da poter "riprodurre". Risale ai primi del Novecento la nascita di simili banche (in contemporanea agli studi di James D. Watson e Francis Crick) e il tentativo di conservare a lungo il patrimoniuo genetico di un individuo.

Subito si è posto il problema del criocongelamento di ovuli e seme in azoto liquido. La loro durata non supera i 5 anni. Talvolta si uniscono in provetta seme e ovuli dei donatori, si lascia iniziare in provetta la duplicazione dello zigote e si congelano e impiantano gli embrioni. Il problema della morte dopo 5 anni degli embrioni congelati è maggiormente sentito, in quanto l'embrione è da alcuni considerato vita umana. Come soluzione si è pensato di congelare gameti o ovuli e unirli in provetta successivamente, il giorno stesso dell'impianto in una donna richiedente; in questo modo si eviterebbe il congelamento di embrioni, che potrebbero poi morire visto il loro soprannumero rispetto alle richieste.

Esiste però un altro problema: perché l'embrione fecondi nell'utero e dia luogo a una gravidanza occorre comunque che, per ripristinare cicli regolari, la donna si sottoponga a dolorose cure ormonali (a base di alti dosaggi di progesterone). Perciò, vengono impiantati più embrioni in una volta che solitamente non danno luogo a una gravidanza multipla: la maggioranza (a volte tutti) muoiono e ripropongono il problema. Utilizzando la tecnica a impianto multiplo, la probabilità di ottenere una gravidanza è intorno al 40% di successi per embrione impiantato.

Alle stesse cure ormonali sono soggette donne che vogliono un loro figlio biologico, per ottenere propri ovuli da fecondare per via naturale col seme del partner o da prelevare per fecondazione in vitro (col seme del partner o di un donatore) e il successivo reimpianto dell'embrione nell'utero.

È provato che né il congelamento degli embrioni né l'unione in vitro di gameti precedentemente congelati aumentano il rischio di anomalie genetiche nel nascituro.

Attualmente la legge italiana vieta l'analisi preimpianto dell'embrione per stabilire la presenza di malattie rintracciabili geneticamente (talassemia, altre malattie del cromosoma X, sindrome di Down, ecc.) poiché potrebbero essere esami distruttivi, ossia mortali per l'embrione. D'altra parte l'amniocentesi presenta rischi di aborto spontaneo (dannosi per la donna oltre che per il nascituro) crescenti col mese di gravidanza nel quale è effettuato l'esame (massimo al nono mese).