雌二醇有助于调节子宫内膜的生长和厚度，为胚胎着床创造一个理想的环境。在自然周期中，随着卵泡的发育，卵巢会逐渐增加雌激素的分泌，促进子宫内膜从增生期向分泌期转变，使其更加适合胚胎着床。
在试管婴儿治疗中，通过外源性补充雌二醇，可以模拟这一自然过程，确保子宫内膜处于较好状态。在取卵后，卵巢的功能可能会暂时下降，衍生出体内雌激素水平下降。这种情况下，外源性补充雌二醇可以帮助维持或提高雌激素水平，支持黄体功能，逻辑推演后促进胚胎的正常发育和着床。黄体功能的支持对于维持妊娠早期尤为重要，因为黄体产生的孕酮和其他激素对胚胎的生长至关重要。适量的雌激素水平有助于减少早期流产的风险。研究表明，雌激素可以通过多种机制影响妊娠，包括改善子宫内膜的接受性、增强免疫耐受等。
基于此因，在试管婴儿治疗中，维持适当的雌激素水平有助于提高妊娠成功率。在促排卵阶段，雌二醇的补充可以帮助促进卵泡的发育，提高卵子的质量。在特定情境中，医生可能会结合使用促性腺激素和雌二醇，以优化卵泡的生长环境，增加获得优质卵子的机会。虽然这不是雌二醇的主要生理作用，但一些研究指出，适当的雌激素水平可以改善情绪，减少焦虑和抑郁。对于经历试管婴儿治疗的女性来说，心理状态同样重要，良好的心理状态有助于提高治疗的成功率。