Γονιμοποίηση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα σπερματοζωάριο ενώνεται με ένα ωάριο, οδηγώντας στη δημιουργία ενός ζυγωτού. Αυτή η διαδικασία είναι θεμελιώδης για την αναπαραγωγή των περισσότερων οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.
Η γονιμοποίηση μπορεί να συμβεί είτε εντός του σώματος (ενδοσωματική γονιμοποίηση), είτε εκτός του σώματος (εξωσωματική γονιμοποίηση). Στην περίπτωση των θηλαστικών, η γονιμοποίηση συμβαίνει συνήθως στις σάλπιγγες της γυναίκας, όπου το σπερματοζωάριο εισέρχεται στο ωάριο και συνδυάζει το γενετικό υλικό τους. Μετά τη γονιμοποίηση, το ζυγωτό αρχίζει να αναπτύσσεται σε έμβρυο καθώς μετακινείται στη μήτρα, όπου μπορεί να εμφυτευθεί και να αναπτυχθεί περαιτέρω.