子宮の分泌期には、卵巣からプロゲステロンというホルモンが作られます。 プロゲステロン（エストロゲンと同様）は、グラーフ卵胞から発生する黄体（黄色い体の意）から分泌されます。 黄体から分泌されたプロゲステロンは、子宮内膜の細胞をさらに増殖させる働きがあります。 また、プロゲステロンは子宮腺を刺激して、子宮内膜を維持し、破壊されないようにする物質を分泌させます。 このため、月経周期のこの段階は分泌期と呼ばれる。
血液中にエストロゲンとプロゲステロンが存在すると、下垂体からのFSHとLHの産生が抑制され、FSHとLHのレベルが低下し始める。
卵管に排卵された卵子が精子と受精すると、発育した接合子は排卵後約7日で子宮内膜の肥厚した部分に着床する。 これにより子宮内膜が刺激され、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン（HCG）が分泌される。 HCGは卵巣内の黄体を維持し、プロゲステロンを分泌し続けるようにします。 HCGは妊娠中も分泌され、血中プロゲステロン濃度を高く保ち、子宮内膜を厚くし続け、最終的に胎盤を形成します。 プロゲステロン濃度が高くなければ、子宮内膜は破壊され始めます。
月経周期。 イラスト：ハンス&・キャシディ。 受精が起こらなければ、28日周期の約22日目に、黄体が収縮し、血中プロゲステロン濃度が低下する。 プロゲステロンがなければ子宮内膜は変性し、子宮頸管から膣に排出されます。