Medyczne wskazania do zapłodnienia pozaustrojowego to przede wszystkim - w wypadku niepłodności kobiety - niedrożność lub inne uszkodzenia jajowodów. Stosuje się też niekiedy tę metodę w wypadku niepłodności wynikającej z patologicznych zmian spermy, gdy po poddaniu go odpowiednim zabiegom zwiększa się szansa na zapłodnienie, zwłaszcza, gdy jest do dyspozycji większa liczba komórek jajowych. Aby przeprowadzić tzw. zapłodnienie homogeniczne - gdy gamety potrzebne do zapłodnienia pobiera się od pary – należy, by kobieta miała macicę i co najmniej jeden zdrowy jajnik, a nasienie mężczyzny charakteryzowało się chociaż minimalną jakością co do liczby plemników, ich ruchliwości i zdolności do zapłodnienia.
Jeżeli komórki jajowe, używane do zapłodnienia pochodzą od innej osoby niż kobieta, która ma nosić ciążę, albo dawcą nasienia nie może być mąż kobiety poddawanej in vitro, mamy do czynienia z zapłodnieniem heterogenicznym
Leczenie niepłodności . Tzw. matka zastępcza, to znaczy kobieta, która ma nosić w swoim łonie dziecko obcych rodziców, okazuje się potrzebna np. w wypadku patologicznych zmian macicy uniemożliwiających donoszenie ciąży przez kobietę, od której pochodzą komórki jajowe. W wielu krajach, (np. w Niemczech) prawo nie zezwala na macierzyństwo zastępcze.