Лютеиновая фаза (16–28-й день цикла) обусловлена ростом прогестерона. В начале этой фазы состояние эндометрия обеспечивает имплантацию зиготы (оплодотворенной яйцеклетки). Если оплодотворения не произошло, гормональный фон снова меняется и эндоментрий начинает готовиться к очередному отслоению (менструации). Возможность беременности сохраняется только в первые дни фазы.