При оплодотворении сливаются ядра мужских и женских клеток, что приводит к восстановлению двойного набора хромосом. Поэтому зигота, как и все клетки тела, содержит диплоидный набор хромосом. Хромосомы вместе с находящимися в них генами являются носителями наследственных свойств организма.
Созревшее яйцо попадает в воронкообразное расширение яичника, а затем продвигается по парному яйцеводу и попадает в непарный. В непарном яйцеводе на яйцо попадает капелька спермы из семяприемника. Капелька спермы поступает на яйцо следующим образом. Секрет, выделяемый придаточной железой семяприемника, поступает в межклапанное пространство и своим давлением открывает клапан. В результате часть сперматозоидов из семяприемника перемещается в межклапанное пространство. После этого открывается язычковый клапан и секрет со сперматозоидами проталкивается в канал семяприемника, а затем в яйцевод.
После того как порция спермы вытечет из канальца семяприемника, давление в протоке падает, и клапан капсулы закрывается. Однако благодаря поступлению жидкости в верхнюю часть межклапанного протока давление быстро восстанавливается, и новая порция спермы попадает в проток.
Установлено, что секрет, выделяемый придаточными железами, стимулирует движение сперматозоидов и их выход из семяприемника. Секреторная функция этой железы регулируется экзогенными, или внешними, факторами, действующими через центральную нервную систему.
На одно яйцо в область микропиле попадает капелька спермы, насчитывающая от 3 до 12 сперматозоидов. Однако для оплодотворения достаточно только одного сперматозоида. Установлено, что у молодых (плодных) маток на яйцо попадает большее число сперматозоидов, чем у старых. Механизм проникновения сперматозоидов в яйцо очень сложный. Установлено, что яйцеклетка способна воспринимать наиболее активный сперматозоид, что определяет избирательность оплодотворения.
В протоплазме хвостик сперматозоида растворяется, ядро разбухает, а затем сливается с ядром яйцеклетки.
Оплодотворенные яйца матка откладывает в пчелиные ячейки, а неоплодотворенные - в более широкие - трутневые. Процесс откладки оплодотворенных и не оплодотворенных яиц маткой регулируется через центральную нервную систему функцией семенного насосика. Мышцы семенного насосика рефлекторно сокращаются под влиянием нервного импульса, возникающего в чувствительных волосках брюшка при опускании его в узкую пчелиную ячейку. При откладке яйца в более широкую трутневую ячейку чувствительные волоски не испытывают сжатия и импульс не возникает, вследствие чего капелька спермы на яйцо не попадает и оно выходит не оплодотворенным. Не случайно пчелы строят роевые мисочки сначала (на период откладки оплодотворенного яйца) узкими, а затем (после выхода личинки) значительно их расширяют.