Ovulaatio tapahtuu yleensä 12 - 14 vuorokautta ennen kuukautisia. Hedelmällinen aika alkaa jo viisi päivää ennen ovulaatiota ja loppuu yleensä ovulaatiopäivään.
Yhdessä kuukautiskierrossa alkaa useiden munarakkuloiden eli follikkeleiden kasvu. Suureksi munarakkulaksi eli johtofollikkeliksi kasvaa yleensä vain yksi, ja siitä irtoaa yksi kypsä munasolu. Muut kasvuun lähteneet munarakkulat surkastuvat.
Joillakin naisilla ovulaatio voi aiheuttaa lyhytkestoisen tai joskus pidemmänkin kiputuntemuksen, koska munarakkulan puhjetessa erittyy myös kipuun liittyviä prostaglandiineja. Puhkeamiseen voi liittyä myös vähäinen verenvuoto vatsaonteloon.
Ovulaatioajankohta ja otollinen hedelmällinen aika voidaan arvioida kuukautiskierron pituuden mukaan.
Munasarjojen estrogeeni- ja progesteronieritys edellyttää toimivaa aivolisäkkeen säätelyä. Aivolisäkettä puolestaan säätelee sen yläpuolella sijaitseva hypotalamus. Hypotalamuksesta erittyy sykäyksittäin aivolisäkkeeseen gonadotropiinien vapauttajahormonia (GnRH), jotta aivolisäkkeen etulohko alkaisi sykäyksittäin erittää munasarjaa sääteleviä hormoneja: follikkeleita stimuloivaa hormonia (FSH) ja luteinisoivaa hormonia (LH). Näiden vaikutuksesta munasarjan follikkelit eli munarakkulat alkavat kasvaa ja kypsyä sekä tuottaa estrogeenia ja progesteronia.
Ennen ovulaatiota follikkelien granuloosasolut erittävät estrogeenia, jonka vaikutuksesta kohdun limakalvo alkaa kuukautisvuodon jälkeen paksuuntua. Ovulaatiota edeltää FSH-hormonin stimuloimana estrogeenitason huippu, jota seuraa nopea LH-erityshuippu ja vähäisempi FSH-huippu. Ovulaatiotestit reagoivat nimenomaan LH-huippuun. Ovulaation jälkeen puhjennut follikkeli muuntuu rakenteeltaan keltarauhaseksi, joka alkaa tuottaa keltarauhashormonia eli progesteronia estrogeenin lisäksi. Progesteroni muuntaa kohdun limakalvon otolliseksi alkion kiinnittymiselle. Keltarauhanen toimii kaksi viikkoa ovulaatiosta, mutta raskauden alkaessa sen toiminta jatkuu. Mikäli raskaus ei ala, keltarauhanen surkastuu, estrogeeni- ja progesteronitasot laskevat ja verinen kuukautisvuoto kohdusta alkaa: uusi kuukautiskierto on käynnistynyt.