Fertilização interna ou fecundação interna é qualquer forma de fertilização em que os gâmetas se encontram dentro do corpo de um animal, seja fêmea como hermafrodita.

Nos mamíferos e alguns outros vertebrados envolve copulação, onde o pénis do macho penetra na vagina da fêmea. Em outros vertebrados, como alguns anfíbios, alguns répteis, aves e alguns peixes, a fertilização é cloacal. Alguns répteis, como tartarugas e crocodilos possuem pénis à semelhança dos mamíferos, enquanto que cobras e lagartos possuem hemipénis.

A maioria dos anfíbios reproduz-se por fertilização externa, mas alguns têm fertilização interna, embora sem copulação. Os caudados macho depositam um espermatóforo na água que é depois recolhido pelas fêmeas e inserido na cloaca. A cloaca dos gimnofionos machos pode também protrair para dentro da fêmea. Entre os anuros, apenas os géneros Nectophrynoides e Ascaphus são conhecidos por ter fertilização interna.