Es gibt verschiedene Möglichkeiten einer Biopsie. Oftmals ist eine örtliche Betäubung notwendig, in seltenen Fällen auch eine Vollnarkose.
Bei vielen Biopsien wird das Material mit einer Nadel, genauer gesagt einer Hohlnadel, herausgeholt (Punktion). Die Hohlnadel wird in das zu untersuchende Gewebe hineingestochen und mitsamt der Probe wieder herausgezogen. Zu diesen Biopsien gehören die Stanzbiopsie, die Feinnadelbiopsie und die Vakuumbiopsie, die jeweils durch etwas unterschiedliche Mechanismen erfolgen.
Eine Gewebeprobe kann auch durch Schnitt erfolgen. Dabei wird entweder ein Teil des erkrankten Gewebes herausgeschnitten (Inzision) oder die Veränderung gleich vollständig entfernt (Exzision). Letzteres wird beispielsweise beim Verdacht auf Tumoren vorgenommen, die leicht Tochtergeschwülste (Metastasen) absetzen, z. B. der schwarze Hautkrebs (malignes Melanom). Eine besondere Art der Exzisionsbiopsie ist die Konisation des Gebärmutterhalses, bei der kegelförmig eine Probe herausgeschnitten wird. Bei einer Kürettage wird dagegen mit einem kleinen Löffel Gewebe der Gebärmutter ausgeschabt.
Für einige Biopsien kann eine Endoskopie (Untersuchung durch ein optisches Spezialgerät) erforderlich sein, z. B. kann eine Biopsie im Rahmen einer Magenspiegelung, Darmspiegelung oder Bronchoskopie (Bronchienspiegelung) erfolgen. Die Gewebeprobe wird dann meist mit Instrumenten wie Schlingen oder Fasszangen entnommen.
Die Gewebeprobe wird nach der Entnahme in ein histologisches Labor geschickt. Die Beurteilung durch den Pathologen dauert unterschiedlich lange. Für manche Zwecke wird eine so genannte Schnellschnittuntersuchung durchgeführt, um direkt Behandlungsmaßnahmen vornehmen zu können. Das Ergebnis liegt dann oft bereits nach 15 Minuten vor. Normalerweise dauert es allerdings einige Tage, bis die Untersuchungen im Labor abgeschlossen sind.