Les organes sexuels comprennent les gonades, qui sont les producteurs de gamètes. La femme possède deux ovaires, dont le but est de produire des ovules et de sécréter des hormones. Un ovaire a la taille et forme d'une grosse amande. Ils sont l'équivalent des testicules chez l'homme.

L'appareil reproducteur de la femme comprend la vulve (clitoris, petites et grandes lèvres), le vagin (et son col), l'utérus, la trompe de Fallope et les ovaires. Chez l'homme, il comprend le pénis (prépuce et gland), les testicules (situés dans les bourses), la prostate, les vésicules séminales et l'épididyme.
Chez la femme, l'utérus est creux, sa forme et sa taille sont celles d'une poire. C'est par le col que peuvent pénétrer les spermatozoïdes ; le col relie la cavité vaginale à la cavité de l'utérus. C'est aussi par cet orifice que s'écoulent les menstruations (règles). Lors d'une grossesse, la taille de l'utérus passe d'une dizaine de centimètres à près de 40 cm. À l'accouchement, les contractions de l'utérus correspondent au « travail » d'expulsion de l'enfant.

Dans le cas de la femme, la production de gamètes est cyclique : on parle de cycle menstruel. Ce fonctionnement est limité dans le temps : il est actif de la puberté à la ménopause. La femme nait en effet avec un nombre défini de follicules ovariens (produisant les ovocytes) et la ménopause correspond à la fin de la production d'ovocyte. Ce phénomène physiologique a lieu autour de 50  ans. Un cycle menstruel habituel correspond à une alternance d'une phase pré-ovulatoire, et d'une phase post-ovulatoire qui s'achève par les règles (menstruations). Dans la première étape (amorce du cycle ovarien), le futur ovule est produit dans un jeune follicule où il mûrit, pendant environ 14 jours, une phase proliférative s'accompagne alors de l'épaississement de la muqueuse utérine. En dehors d'une fécondation, cette surépaisseur est éliminée au cours des menstruations, ce qui marque le début d'un nouveau cycle (durée moyenne de 28 jours, extrêmement variable d'une femme à l'autre).
L'ovulation (émission de l'ovule par le follicule devenu mûr) s'accompagne d'une légère augmentation de la température corporelle (0,5 degré en moyenne). La muqueuse utérine s'épaissit, s'irrigue davantage. La phase post-ovulatoire dure ensuite elle aussi environ 14 jours ; c'est une phase « sécrétoire ».
Chez l'homme, la reproduction est assurée par la production à vie de spermatozoïdes.

Cette synthèse s'appelle la spermatogenèse et s'accomplit dans des tubes séminifères. Dans l'épididyme les spermatozoïdes acquièrent une queue qui leur donne la mobilité et du coup la capacité à féconder l'ovule. Au cours de l'éjaculation masculine, ces spermatozoïdes se mélangent à des sécrétions séminales (qui empruntent des canaux déférents) et prostatiques, pour former du sperme. Les 3/4 de son volume est formé des sécrétions. L'ensemble est émis, lors de l'éjaculation, par l'urètre dans le pénis (même chemin que l'urine émise par la vessie).

Le spermatozoïde a pour objectif de transférer le génome (information génétique) de l'homme au gamète féminin (ovocyte). C'est donc une cellule biologique très spécialisée.

Le spermatozoïde a ainsi la capacité d'attaquer la pellicule qui entoure l'ovocyte pour pénétrer à l'intérieur. Cette attaque (la « fusion ») est très spécifique et une opération de « reconnaissance » a lieu entre les deux gamètes. Ainsi, il n'est pas possible de concevoir un zygote entre une espèce humaine et une autre espèce animale… car leurs génomes sont différents.
Un ovule est libéré par les ovaires et fusionne avec un spermatozoïde déposé lors d'un rapport sexuel, celui-ci ayant remonté le vagin et l'utérus grâce à la glaire cervicale. Cette étape est la fécondation (rencontre des deux gamètes). L'ensemble migre dans la trompe de Fallope. Cette migration s'accompagne d'une division cellulaire, la formation d'une morula jusqu'à l'implantation de l'œuf sur les parois de l'utérus : la nidation. Entre la libération de l'ovule et l'implantation, il s'écoule environ 7 jours.

Relié par un cordon ombilical au placenta (qui est fixé à l'utérus), entouré du sac amniotique, le fœtus baigne dans le liquide amniotique. Son développement dure neuf mois.

Sous l'effet de ses contractions, le col de l'utérus se dilate pour favoriser l'expulsion de l'enfant. La « délivrance » correspond à l'expulsion du placenta et du cordon ombilical.