Μετά την ολοκλήρωση της διέγερσης και αφού πρώτα διαπιστωθεί πως τα ωοθηλάκια έχουν φτάσει στο κατάλληλο στάδιο ανάπτυξης, προγραμματίζεται η ωοληψία. Η ωοληψία γίνεται με διακολπική παρακέντηση των ωοθυλακίων υπό συνεχή υπερηχογραφικό έλεγχο. Ο γιατρός χρησιμοποιώντας μία βελόνα παρακέντησης ‘τρυπάει’ ένα προς ένα τα ωοθηλάκια και αναρροφά το περιεχόμενο τους. Το ωοθηλακικό υγρό παραδίδεται γρήγορα στον εμβρυολόγο ο οποίος αναζητά το ωάριο με τη βοήθεια του μικροσκοπίου. Μόλις το ωάριο εντοπισθεί, απομονώνεται από το υγρό και τοποθετείται σε καλλιεργητικό υλικό. Όταν ολοκληρωθεί η ωοληψία ο εμβρυολόγος ανακοινώνει στο γιατρό το συνολικό αριθμό ωαρίων που συλλέχθηκαν.

Αξίζει να αναφερθεί πως η διαδικασία της ωοληψίας, αν και είναι μια σχετικά ανώδυνη και σύντομη διαδικασία, πραγματοποιείται με νάρκωση . Κατά συνέπεια λοιπόν, για λόγους ασφαλείας, οι γυναίκες που πρόκειται να υποβληθούν σε ωοληψία πρέπει να είναι απόλυτα νηστικές από τα μεσάνυχτα της προηγούμενης ημέρας.