Tato fáze trvá od 15tého do 26tého dne cyklu a je řízena zejména progesteronem.

Po prasknutí folikulu se jeho zbytky přemění pod vlivem luteinizačního a luteotropního hormonu (tyto hormony vyprodukoval podvěsek mozkový) ve žluté tělísko. Žluté tělísko produkuje zejména progesteron. Díky progesteronu vzrůstá aktivita žláz v endometriu, jenž se prodlužují a rozšiřují. Zmnožuje se glykogen a sekreční tekutina. Prodlužují se cévy, které mají spirálovitý průběh. Endometrium má touto dobou charakteristický houbovitý vzhled a dosahuje výšky 7-10 mm.

Není-li vajíčko oplodněno,nastane fáze ischemická.