Половое размножение животных и растений сопровождается оплодотворением, то есть слиянием двух гамет — яйцеклетки и спермия (сперматозоида у животных).
В результате образуется оплодотворенная яйцеклетка — зигота, дающая начало развитию следующего поколения организмов. Гаплоидные наборы хромосом родительских форм при оплодотворении объединяются, вследствие чего восстанавливается диплоидное число их. Таким образом, в процессе оплодотворения обеспечивается непрерывность материальной связи между поколениями организмов; кроме того, благодаря объединению наследственных свойств двух организмов в одной новой особи появляются новообразования, дающие материал для отбора.
Собственно оплодотворению, то есть слиянию гамет, у растений предшествует опыление и прорастание пыльцевых трубок.
Процессы опыления и оплодотворения растений физиологически тесно связаны между собой. Известны два способа опыления покрытосеменных растений — перекрестное и самоопыление. Способ опыления определяется характером строения цветка и расположением женских и мужских цветков на растениях, а также зависит от внешних условий в период цветения.
Среди культурных растений встречаются как перекрестноопыляющиеся, так и самоопылители. Из важнейших полевых культур к перекрестноопыляющимся относятся рожь, кукуруза, гречиха, сахарная свекла, клевер, люцерна, а к самоопыляющимся — пшеница, ячмень, овес, рис, просо, горох, чечевица, лен, хлопчатник и др. Вместе с тем у большинства самоопыляющихся культур в той или иной степени наблюдаются открытое цветение и перекрестное опыление. Такие растения называются факультативными (необязательными) самоопылителями.
Возможность переопыления цветков чужой пыльцой в сильной степени зависит от характера цветения: будет ли оно открытым или закрытым. У ячменя цветение более закрытое, чем у пшеницы, иногда оно происходит до выколашивания, когда колос только начинает выходить из влагалища листа. В связи с этим процент перекрестного опыления у ячменя значительно ниже, чем у пшеницы.
Погодные условия во время цветения оказывают большое влияние на его характер. При жаркой и сухой погоде количество открыто цветущих цветков увеличивается, возможность перекрестного опыления соответственно возрастает и, наоборот, при холодной и влажной погоде сильно уменьшается.
Среди самоопыляющихся культур есть и такие, у которых опыление полностью проходит при закрытых цветках. Это явление называется клейстогамией, а растения, у которых цветение всегда происходит при закрытых цветках (например, арахиса, ячменя), — клейстогамными.
Большинство перекрестноопыляющихся растений опыляется при помощи ветра (анемофильное опыление) или насекомых (энтомофильное).