Підвищений рівень естрогену і прогестерону змінює характеристику двох зовнішніх шарів ендометрію. Залози ендометрію дозрівають, проліферують і починають секретувати (секреторна фаза), матка готується до імплантації заплідненої яйцеклітини. Рівень прогестерону і естрогену досягає піку в середині лютеїнової фази, і у відповідь на це знижується рівень ЛГ і фолікулостимулюючого гормону.