בהזרעה תוך רחמית נלקחת דגימת זרע שעברה השבחת זרע, ומוזרקת ישירות לרחם, קרוב לחצוצרה.
הסיכונים בהזרעה קטנים ביותר. לעתים רחוקות כתוצאה מהחדרת הקטטר לרחם, נוצר זיהום מקומי המתבטא בכאבים באגן, ולעתים נדירות בחום והפרשה מוגלתית.
יש לציין שההזרעה נעשית בסמוך לביוץ, כך שבמקרים רבים הכאבים המלווים אותה קשורים דוקא לביוץ, במיוחד כאשר המטופלת עברה גירוי הורמונלי לעידוד הביוץ כחלק מפרוטוקול הטיפול.