哺乳动物配子（精子和卵子）在体外进行受精的过程。

张明觉在1951年首次在体外实现了家兔卵和获能精子的受精。1954年首批家兔体外受精后代降世。早期的研究工作都是使用输卵管内卵子和体内获能精子，在体外进行受精。这种方式较易成功，但无实用价值。到60年代，相继建立了输卵管内卵子和体外获能精子、卵泡内卵子和体外获能精子等方式的技术程序，为该项技术的实际应用奠定了基础。迄今，家兔、大鼠、小鼠、豚鼠、牛、绵羊、山羊和猪都产生了体外受精的后代。牛的体外受精技术已经进入实用阶段：把体外受精—胚胎培养—胚胎冷冻保存结合起来，进行牛胚胎的商品生产，可为胚胎移植提供廉价的胚胎。这种高技术畜牧产业已经形成，开始在肉牛生产中发挥作用。体外受精还作为克服人类生育障碍的一种技术措施在临床医学中得到应用，通过此途径出生的婴儿，称为试管婴儿。

实用性体外受精技术，基本上都是采取卵泡内卵子和体外获能精子的受精方式。以牛为例，主要技术环节如下：

卵子是取自母牛卵巢，直径大于2毫米的卵泡，一般用吸取或者切破一冲洗法获取。卵泡内的卵子通常是处于第一次成熟分裂前期进入休止状态的初级卵母细胞，尚需在体外进行特殊培养，促使其成熟。卵母细胞的成熟包含：①核的成熟。释放第1极体，形成处于第二次成熟分裂中期的次级卵母细胞。②胞质的成熟。卵母细胞质内，一种特殊蛋白因子——雄原核诱导因子的形成。从卵泡内取出的卵丘复合体（卵母细胞连同它绕着它的卵丘细胞）在含有促性腺激素和性腺类固醇激素的培养液中培养，即可实现上述成熟过程。

现代体外受精技术全部使用体外获能精子。把经过洗涤的精子在含有微量钙离子载体或者肝素的培养液中进行短暂培养，即可引起获能。此外，还发现咖啡因有促进获能、提高获能精子活率的作用。因此，咖啡因也作为精子获能液的一种常规成分。

将获能精子与体外成熟的卵子共同培养，卵子即可受精。

牛的胚胎移植，已经全部使用非手术移植方法。只有桑椹胚或者囊胚才适合于非手术移植，也只有这些胚期才有利于冷冻保存。为此，体外受精胚尚需在体外继续培养，待发育到桑椹期或者囊胚期再进行冷冻保存。到此，体外受精才完成其商业化的生产过程。牛的8-细胞胚在体外培养时出现发育阻断现象。为克服这一问题可使用不含葡萄糖而含有丙酮酸盐和乳酸盐的培养液，也可把胚胎与输卵管上皮细胞（可用异种动物）或者颗粒细胞进行协同培养。

目前尚局限于肉牛生产。可给已受孕的肉用品种母牛额外移植一枚胚胎，这样可以大大提高产双犊的比率，从而降低犊牛成本；二是利用过剩的乳用品种母牛生产肉用犊牛以增加牛肉生产。直到90年代初，体外受精技术尚未用于家畜的育种。基本难题是如何自优秀母畜个体源源获得大量卵母细胞而又不造成严重伤害。一种借助B型超声波观察、阴道穹窿穿刺，自母牛活体获取卵母细胞的方法正在发展中。

体外受精一词还有另一种定义。指的是鱼类和两栖类的受精方式。它们中的绝大多数种属，雌性个体把卵子排入水中，雄性个体同时向排卵水区排精。精子同卵子在体外——水环境中受精。这是动物天然的体外受精（external fertilization）现象。