Tijdens de afscheidingsfase van de baarmoeder wordt het hormoon progesteron geproduceerd door de eierstokken. Progesteron (evenals oestrogeen) wordt afgescheiden door het corpus luteum, (wat geel lichaam betekent), dat zich ontwikkelt uit de Graafse follikel. Progesteron dat door het corpus luteum wordt afgescheiden, stimuleert de verdere opbouw van de cellen in het endometrium van de baarmoeder. Progesteron stimuleert ook de klieren in de baarmoeder om stoffen af te scheiden die het baarmoederslijmvlies in stand houden en voorkomen dat het afbreekt. Daarom wordt deze fase van de menstruatiecyclus de secretiefase genoemd.
De aanwezigheid van oestrogeen en progesteron in het bloed remt de productie van FSH en LH door de hypofyse af, en de niveaus van FSH en LH beginnen te dalen.
Als de eicel die in de eileider is geovuleerd, wordt bevrucht door spermatozoa, implanteert de zich ontwikkelende zygote zich ongeveer zeven dagen na de ovulatie in het verdikte baarmoederslijmvlies. Dit stimuleert het baarmoederslijmvlies tot de afscheiding van een humaan choriongonadotroop hormoon (HCG). HCG houdt het corpus luteum in de eierstok in stand, zodat het progesteron blijft afscheiden. HCG wordt tijdens de hele zwangerschap afgescheiden en houdt het progesterongehalte in het bloed hoog, zodat het baarmoederslijmvlies blijft verdikken en uiteindelijk de placenta wordt gevormd. Zonder een hoog progesterongehalte begint het baarmoederslijmvlies af te breken. Bij een zwangerschap zou de afbraak van het baarmoederslijmvlies resulteren in een miskraam.
De menstruele cyclus. Illustratie door Hans & Cassidy. Courtesy of Gale Group.
Als er geen bevruchting plaatsvindt, krimpt het corpus luteum en daalt het progesterongehalte in het bloed, op ongeveer dag 22 in een cyclus van 28 dagen. Zonder progesteron degenereert het baarmoederslijmvlies, en wordt het via de baarmoederhals en de vagina naar buiten gedreven.