On note une augmentation du débit sanguin de 30-40% durant la grossesse, avec une augmentation du volume circulant pouvant aller jusqu'à un ou deux litres de plus au moment de l'accouchement.
D'un point de vue immunologique, le fœtus est à moitié "soi" et à moitié "non soi".
La femme enceinte souvent souffre de la nausée survenant le matin, en particulier pendant le premier trimestre. La HCG est soupçonnée comme facteur principal de cet effet.
À ce moment le zygote est une seule cellule souche totipotente (appelée cellule-œuf) avec la capacité de créer un organisme entier. La division cellulaire par mitose est le prochain processus : chaque cellule se dédouble pour produire une autre cellule diploïde. Le zygote se divise pour produire deux cellules plus petites, dites blastomères, environ toutes les 20 heures. Ces cellules se redivisent environ 3 fois (16 cellules). Cet amas de cellules, dit la morula (en raison de son aspect, que l'on peut rapprocher d'une mûre), quitte la trompe de Fallope et entre dans l'utérus.
Les cellules développantes se distribuent autour du blastocèle, une cavité liquidienne au milieu des cellules. Les cellules deviennent, au fur et à mesure de leurs divisions par mitose, de plus en plus petites. Cette structure comprenant les cellules zygotiques et le blastocèle s'appelle le blastocyste. Les cellules commencent à se différencier entre les cellules intérieures et extérieures au blastocyste. En 24 à 48 heures, la paroi du blastocyste, la zone pellucide, se rompt. Les cellules extérieures du blastocyste commencent alors à sécréter une enzyme qui érode l'épithélium de l'utérus et crée un site pour l'implantation. Le blastocyste sécrète aussi la gonadotrophine chorionique (HCG), une hormone qui stimule le corps jaune de l'ovaire de la mère à produire de la progestérone, qui maintient le revêtement intérieur de l'utérus pour nourrir l'embryon. Les glandes dans le revêtement utérin grandissent en réponse au blastocyste, et la croissance des capillaires est stimulée dans la région, assurant la provision de nutriments vitaux et d'oxygène au blastocyste.
Le diagnostic biologique de la grossesse se fait par la recherche sanguine ou urinaire de la fraction bêta de la gonadotrophine chorionique, mieux connue sous le nom de bêta-HCG. Les tests de grossesse urinaires disponibles en pharmacie proposent un dosage qualitatif de cette hormone, leur fiabilité est de 90 à 99 %. Le dosage sanguin, quantitatif, des bêta-HCG permet un diagnostic de certitude et une datation du début de la grossesse (le taux de cette hormone double toutes les 48 heures en début de grossesse).
Les cellules autour du blastocyste commencent à détruire des cellules du revêtement utérin, produisant de petites flaques de sang et stimulant ainsi la production de nouveaux capillaires. C'est la première étape dans le développement du placenta. Les cellules intérieures du blastocyste croissent rapidement et forment deux couches. La couche supérieure deviendra l'embryon et la cavité amniotique, et la couche inférieure créera un petit « sac », la vésicule vitelline. Quelques jours plus tard, des villosités choriales placentaires ancrent le blastocyste dans l'utérus. Un système sanguin se développe en regard du placenta, près du site de l'implantation : la future zone d'échange entre la circulation maternelle et la circulation fœtale se met en place. La vésicule vitelline dans le blastocyste commence à produire les premières hématies (ou « globules rouges »). Pendant les 24 heures qui suivent, du tissu conjonctif se développe entre le placenta et le fœtus, ce qui deviendra plus tard le cordon ombilical, reliant la face ventrale de l'embryon au placenta (il contient une veine et deux artères).
Ensuite, une mince couche de cellules se développe à la surface de l'embryon, signalant le début de la gastrulation. C'est un processus au cours duquel les trois feuillets du fœtus, l'ectoblaste, le mésoblaste (ou mésoderme) et l'endoderme, se développent. La couche de cellules commence par stimuler la croissance de l'endoblaste et du mésoblaste ; l'ectoblaste commence à croître rapidement grâce à des substances chimiques stimulatrices produites par le mésoblaste sus-jacent.
Ces trois couches se développeront pour former toutes les structures du corps de l'embryon. L'endoblaste donnera la bouche, la langue, le tube digestif, les poumons, la vessie et plusieurs glandes. Le mésoblaste donne l'intérieur des poumons, le cœur, la rate, et le système de reproduction et d'excrétion. Il aidera aussi à la production des lignées sanguines. L'ectoblaste (devenu neurectoblaste à la 4e semaine) deviendra la peau, les ongles, les poils et cheveux, les yeux, le revêtement interne et externe des oreilles, le nez, les sinus, la bouche, l'anus, les dents, les glandes mammaires, et toutes les parties du système nerveux (cerveau, moelle épinière, nerfs).
Environ 18 jours après la fécondation, l'embryon a produit la plupart des formes du tissu dont il aura besoin. Il a la forme d'une poire, avec la tête (le pôle céphalique) plus grande que la queue (le pôle caudal). Le système nerveux est l'une des premières structures à se développer. Au sein du neurectoblaste, se créée une dépression dont les berges s'élèvent puis fusionnent pour donner un tube à l'origine de la gouttière neurale, étendue du pôle céphalique au pôle caudal de l'embryon, premier axe de l'organisation du futur système nerveux. Le système sanguin se met en place à partir du mésoderme produit des réseaux permettant la distribution du sang dans l'embryon, des cellules sanguines sont en production et en circulation dans l'embryon. Des vaisseaux secondaires se développent autour et dans le placenta pour pourvoir aux besoins croissants de l'embryon en nutriments. Le blastocèle produit des cellules sanguines et des cellules qui deviendront des vaisseaux sanguins. Des cellules endocardiales se développent au sein du mésoderme, elles sont destinées à former les couches internes du cœur.
Environ 24 jours après la fertilisation se met en place un cœur primitif (à ce stade un simple tube en forme de S), qui commence à battre et à faire circuler le sang dans les vaisseaux embryonnaires.