3 tháng đầu mang thai là giai đoạn thai nhi phát triển mạnh mẽ nhất, và để trải qua 12 tuần đó, thai nhi đã phải thay đổi rất nhiều từ 1 trứng thụ tinh nhỏ xíu thành một cơ thể gần như đã phát triển toàn diện.
4 tuần: Thai nhi chỉ khoảng 0,2 cm. Khoang ối được hình thành ngay sau khi trứng đã thụ tinh được làm tổ và thể tích nhỏ. Siêu âm vẫn không thấy dấu hiệu có thai.
5 tuần: Thai nhi phát triển đến 0,4 cm, bước vào giai đoạn phôi thai, khoang ối mở rộng, hệ thống tim mạch ban đầu xuất hiện, có thể có nhịp đập. Siêu âm có thể thấy những túi thai nhỏ, chiếm chưa đến 1/4 khoang tử cung.
6 tuần: Thai nhi phát triển đến 0,85 cm, đầu thai nhi, túi não, các cơ quan phía trước, hô hấp, tiêu hóa, thần kinh và các cơ quan khác đã được phân biệt. Siêu âm có thể nhìn thấy rõ túi thai, đồng thời cũng thấy được chồi thai và nhịp tim thai.
7 tuần: Thai nhi phát triển đến 1,33 cm, phôi thai có phôi người, các bộ phận cơ thể đã phân hóa hết, các chi tách ra, và các hệ thống khác nhau được phát triển thêm. Túi thai chiếm khoảng 1/3 khoang tử cung.
8 tuần: Thai nhi phát triển đến 1,66 cm, hình dạng của thai nhi đã được xác định, có thể tách rời đầu, thân mình và các chi, đầu to hơn thân. Túi thai chiếm khoảng 1/2 khoang chính thức, có thể thấy rõ hình dạng và cử động của thai, có thể nhìn thấy túi noãn hoàng.
9 tuần: Thai nhi phát triển đến 2,15 cm, đầu thai nhi lớn hơn thai nhi, hình dáng từng bộ phận rõ ràng hơn, bánh nhau bắt đầu phát triển. Siêu âm cho thấy túi thai gần như chiếm hết khoang tử cung, đường viền của thai rõ ràng hơn, và nhau bắt đầu nhú ra.
10 tuần: Thai nhi phát triển đến 2,83 cm, tất cả các cơ quan của thai nhi đã được hình thành.
11 tuần: Thai nhi phát triển đến 3,62 cm, các cơ quan của thai nhi phát triển thêm, nhau thai phát triển.
12 tuần: Thai nhi phát triển đến 4,58 cm, bước đầu phát triển bộ phận sinh dục ngoài. Hộp sọ có một quầng rõ ràng, có thể đo được đường kính đỉnh lưỡng đỉnh và chẩn đoán được các dị tật rõ ràng ở tuần lễ này thông qua siêu âm.