Durante las primeras horas después de la expulsión del óvulo del folículo, las células restantes de la granulosa y de la teca interna se transforman rápidamente en células luteínicas. Aumentan su diámetro dos o más veces y se llenan de inclusiones lipídicas que les dan un aspecto amarillento.
Este proceso se denomina luteinización, y la masa total de células juntas se llama cuerpo lúteo. En el cuerpo lúteo también crece un suministro vascular bien desarrollado.
Las células de la granulosa del cuerpo lúteo desarrollan extensas retículas endoplásmicas lisas intracelulares que forman grandes cantidades de las hormonas sexuales femeninas progesterona y estrógeno (más progesterona que estrógeno durante la fase lútea). Las células de la teca forman principalmente los andrógenos androstenediona y testosterona, más que las hormonas sexuales femeninas. Sin embargo, la mayoría de estas hormonas también son convertidas por la enzima aromatasa en las células de la granulosa en estrógenos, las hormonas femeninas.
El cuerpo lúteo crece normalmente hasta alcanzar aproximadamente 1,5 centímetros de diámetro, alcanzando esta fase de desarrollo entre 7 y 8 días después de la ovulación. Luego comienza a involucionar y finalmente pierde su función secretora y su característica amarillenta y lipídica unos 12 días después de la ovulación, convirtiéndose en el cuerpo albicans; durante las semanas siguientes, éste es sustituido por tejido conectivo y con el paso de los meses es absorbido.