In den ersten Stunden nach dem Ausstoßen der Eizelle aus dem Follikel verwandeln sich die verbleibenden Granulosa- und Theca interna-Zellen rasch in Luteinzellen. Sie vergrößern ihren Durchmesser um das Zwei- oder Mehrfache und werden mit Lipideinschlüssen gefüllt, die ihnen ein gelbliches Aussehen verleihen.
Dieser Prozess wird Luteinisierung genannt, und die gesamte Masse der Zellen wird als Gelbkörper bezeichnet. In den Corpus luteum wächst auch eine gut entwickelte Gefäßversorgung hinein.
Die Granulosazellen im Corpus luteum entwickeln ausgedehnte intrazelluläre glatte endoplasmatische Retikula, die große Mengen der weiblichen Geschlechtshormone Progesteron und Östrogen bilden (mehr Progesteron als Östrogen während der Lutealphase). Die Thekazellen bilden hauptsächlich die Androgene Androstendion und Testosteron und keine weiblichen Geschlechtshormone. Die meisten dieser Hormone werden jedoch auch in den Granulosazellen durch das Enzym Aromatase in Östrogene, die weiblichen Hormone, umgewandelt.
Der Gelbkörper wächst normalerweise auf einen Durchmesser von etwa 1,5 Zentimetern und erreicht dieses Entwicklungsstadium 7 bis 8 Tage nach dem Eisprung. Dann beginnt er sich zurückzubilden und verliert schließlich etwa 12 Tage nach dem Eisprung seine sekretorische Funktion und sein gelbliches, fettiges Aussehen und wird zum Gelbkörper, der in den folgenden Wochen durch Bindegewebe ersetzt und über Monate hinweg resorbiert wird.