Penyerbukan merupakan proses penting dalam budidaya tanaman vanili. Penyerbukan tanaman vanili dapat dilakukan secara alami oleh serangga seperti lebah, serta juga dapat melalui penyerbukan secara buatan yaitu dilakukan oleh manusia. Tentunya penggunaan kedua metode tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan.

Penyerbukan alami oleh serangga biasanya terjadi di alam liar. Lebah dan serangga lainnya tertarik pada bunga vanili yang mengeluarkan aroma harum dan mencari nektar serta serbuk sari. Mereka membantu mentransfer serbuk sari dari bunga jantan ke bunga betina, memastikan pembuahan terjadi. Keuntungan dari penyerbukan alami adalah tanaman vanili dapat mengalami variasi genetik yang lebih besar karena adanya penyerbukan silang. Namun, penyerbukan alami mungkin tidak selalu konsisten dan efisien, terlebih jika populasi serangga tidak cukup.