In der Sekretionsphase der Gebärmutter wird das Hormon Progesteron von den Eierstöcken produziert. Progesteron wird (ebenso wie Östrogen) vom Gelbkörper (Corpus luteum) ausgeschüttet, der sich aus dem Graafschen Follikel entwickelt. Das vom Gelbkörper ausgeschüttete Progesteron stimuliert den weiteren Aufbau der Zellen in der Gebärmutterschleimhaut. Progesteron regt auch die Drüsen in der Gebärmutter an, Stoffe abzusondern, die die Gebärmutterschleimhaut erhalten und sie vor dem Abbau bewahren. Aus diesem Grund wird diese Phase des Menstruationszyklus als sekretorische Phase bezeichnet.
Das Vorhandensein von Östrogen und Progesteron im Blut hemmt die Produktion von FSH und LH aus der Hypophyse, und die FSH- und LH-Werte beginnen zu sinken.
Wird die Eizelle, die in den Eileiter gelangt ist, von Spermien befruchtet, pflanzt sich die sich entwickelnde Zygote etwa sieben Tage nach dem Eisprung in die verdickte Gebärmutterschleimhaut des Uterus ein. Dies regt die Gebärmutterschleimhaut zur Ausschüttung des humanen Choriongonadotropen Hormons (HCG) an. HCG hält den Gelbkörper im Eierstock aufrecht, so dass er weiterhin Progesteron abgibt. HCG wird während der gesamten Schwangerschaft ausgeschüttet und hält den Progesteronspiegel im Blut hoch, so dass sich die Gebärmutterschleimhaut weiter verdickt und schließlich die Plazenta bildet. Ohne einen hohen Progesteronspiegel beginnt sich die Gebärmutterschleimhaut aufzulösen. Bei einer Schwangerschaft würde der Zusammenbruch der Gebärmutterschleimhaut zu einer Fehlgeburt führen.
Der Menstruationszyklus. Illustration von Hans & Cassidy. Mit freundlicher Genehmigung der Gale Group.
Findet keine Befruchtung statt, schrumpft der Gelbkörper und der Progesteronspiegel im Blut sinkt etwa am 22. Tag eines 28-tägigen Zyklus. Ohne Progesteron degeneriert die Gebärmutterschleimhaut und wird durch den Gebärmutterhals und die Vagina ausgestoßen.