Under livmoderns sekretoriska fas produceras hormonet progesteron av äggstockarna. Progesteron (liksom östrogen) utsöndras av corpus luteum, (vilket betyder gul kropp), som utvecklas från Graafianfollikeln. Progesteron som utsöndras av corpus luteum stimulerar den fortsatta uppbyggnaden av cellerna i livmoderns endometrium. Progesteron stimulerar också körtlarna i livmodern att utsöndra ämnen som underhåller livmoderslemhinnan och hindrar den från att brytas ner. Av denna anledning kallas denna fas av menstruationscykeln för den sekretoriska fasen.
Närvaron av östrogen och progesteron i blodet hämmar produktionen av FSH och LH från hypofysen, och nivåerna av FSH och LH börjar sjunka.
Om ägget som har ovulerats i äggledaren befruktas av spermatozoer, implanterar den utvecklade zygoten sig i livmoderns förtjockade endometrium ungefär sju dagar efter ägglossningen. Detta stimulerar endometriet att utsöndra ett humant choriongonadotropiskt hormon (HCG). HCG upprätthåller corpus luteum i äggstocken så att den fortsätter att utsöndra progesteron. HCG utsöndras under hela graviditeten och håller progesteronnivåerna i blodet höga, så att endometriet fortsätter att förtjockas och så småningom bildar moderkakan. Utan en hög nivå av progesteron börjar endometriet brytas ner. I en graviditet skulle nedbrytningen av endometriet resultera i ett missfall.
Menstruationscykeln. Illustration av Hans & Cassidy. Med tillstånd av Gale Group.
Om befruktning inte sker krymper corpus luteum och progesteronnivåerna i blodet sjunker, omkring dag 22 i en 28-dagarscykel. Utan progesteron degenererar livmoderslemhinnan och stöts ut genom livmoderhalsen och ut genom slidan.