Tymczasem węzeł zarodkowy rozwarstwia się tak, że od strony trofoblastu (tej wgłębiającej się w macicę) pojawia się kolejna przestrzeń wypełniona płynem i na całej powierzchni pokryta ektodermą – to początek owodni. Po stronie blastocysty, pod ektodermą leży drugi listek zarodkowy – endoderma. W tym momencie te dwie, w sumie niewielkie warstwy komórek, stanowią właściwy zarodek w stadium gastruli. W dalszej kolejności pojawiają się komórki mezodermy i wciskają się między warstwę ektodermy a endodermy.
Około 15. dnia zarodek ma już trzy listki zarodkowe. Endoderma rozwija się, tworząc pęcherzyk żółtkowy wtórny. Jest on pusty, gdyż jajo człowieka jest oligolecytalne. Powstaje także omocznia, natomiast owodnia rozrasta się, otaczając zarodek i pozostałe błony płodowe. Tymczasem zarodek rośnie, a przy okazji postępuje różnicowanie tkankowe i organogeneza kończąca się w 8-9 tygodniu, powstaniem szpiku w kości ramieniowej. Przyjmuje się, że tu następuje koniec etapu zarodka, a początek etapu płodu. Niektórzy kończą tę fazę dopiero w 75 dniu. W 4-5 tygodniu zarodek ma ok. 4 mm długości i łączy się z łożyskiem pępowiną. Następuje początek rozwoju szkieletu i układu mięśniowego oraz nerwowego – stadium pozbawionej nerwów cewki nerwowej.