การผสมเทียมของผู้บริจาคเป็นขั้นตอนที่น้ำอสุจิถูกแทรกเข้าไปในระบบสืบพันธุ์ของผู้หญิงโดยปกติจะเป็นช่องคลอดหรือมดลูกด้วยการใช้เข็มฉีดยา น้ำอสุจิอาจได้รับจากผู้บริจาคนิรนามที่ธนาคารสเปิร์มหรือผู้บริจาคที่ผู้หญิงรู้ เพื่อให้มีคุณสมบัติในการบริจาคอสุจิโดยทั่วไปผู้ชายจะต้องปราศจากความผิดปกติทางพันธุกรรมโรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์หรือแอนติบอดีต่อเชื้อเอชไอวี โดยทั่วไปแล้วขั้นตอนนี้จะใช้ในกรณีที่ผู้หญิงมีปัญหาในการตั้งครรภ์ผ่านการมีเพศสัมพันธ์หรือผู้ที่ไม่มีคู่ครองเพศชาย แต่ต้องการมีบุตร
ก่อนที่จะทำการผสมเทียมผู้บริจาคแพทย์มักจะตรวจร่างกายของผู้หญิงเพื่อดูอาการตกไข่เช่นความหนาของมูกปากมดลูกหรือการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิร่างกายฐาน การตกไข่เกิดขึ้นเมื่อรังไข่ของผู้หญิงผลิตและปล่อยไข่ซึ่งสามารถปฏิสนธิกับอสุจิและส่งผลให้เกิดการตั้งครรภ์ เพื่อให้การผสมเทียมมีประสิทธิภาพต้องฉีดอสุจิเข้าไปในช่องคลอดหรือปากมดลูกของผู้หญิงในขณะที่ผู้หญิงกำลังตกไข่
วิธีการหนึ่งในการผสมเทียมของผู้บริจาคอาจเป็นที่รู้จักกันในชื่อการผสมเทียมทางทวารหนักซึ่งเป็นขั้นตอนที่น้ำอสุจิของผู้บริจาคจะถูกฉีดเข้าไปในช่องคลอดโดยตรงใกล้ปากมดลูก วิธีนี้อาจทำได้โดยแพทย์หรือหญิงที่บ้าน การผสมเทียมทางทวารหนักเคยเป็นเรื่องที่พบบ่อยก่อนที่จะมีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการผสมเทียมและไม่ได้มีแนวโน้มที่จะใช้บ่อยเหมือนการผสมอื่น ๆ ที่แม่นยำกว่า โดยทั่วไปแล้วจะไม่แนะนำให้ผู้หญิงที่มีปัญหาเกี่ยวกับการมีลูกเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการตั้งครรภ์ แต่ผู้หญิงที่ไม่ได้ตั้งครรภ์ด้วยตนเองเนื่องจากวิถีชีวิตเช่นผู้หญิงเพศตรงข้ามหรือผู้หญิงที่มีความสัมพันธ์ทางเพศเดียวกัน
วิธีการผสมเทียมผู้บริจาคที่พบบ่อยคือการผสมเทียมมดลูกซึ่งแพทย์จะฉีดน้ำอสุจิลงในมดลูกของผู้หญิงโดยตรง ขอแนะนำโดยทั่วไปสำหรับผู้ที่ประสบปัญหาเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์เนื่องจากขั้นตอนดังกล่าวมีความแม่นยำมากกว่าการผสมเทียมทางทวารหนัก ล้างตัวอสุจิหรืออสุจิที่แพทย์ได้ทำการกรองเพื่อเอาตัวอสุจิที่ปฏิสนธิจริงออกมาจากโปรตีนและสารอื่น ๆ มักจะใช้สำหรับวิธีนี้เพราะมีความเข้มข้นมากกว่าและคิดว่ามีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความคิด
ถึงแม้ว่าการผสมเทียมผู้บริจาคจะถือว่าปลอดภัย แต่มีความเสี่ยงและข้อเสียที่อาจเกิดขึ้น ในบางกรณีผู้หญิงอาจพบการติดเชื้อในบริเวณที่มีการใส่อสุจิ ผู้หญิงที่ได้รับการผสมเทียมอาจมีความเสี่ยงสูงในการตั้งครรภ์ทารกหลายตัว ดังนั้นแพทย์มักจะหารือเกี่ยวกับความเป็นไปได้กับผู้ป่วยของเขาหรือเธอเพื่อให้แน่ใจว่าเธอรู้สึกสะดวกสบายกับความเป็นไปได้นี้
