Für die herkömmliche Blutentnahme an einer Armvene wird zunächst ein so genannter Stauschlauch (eine Binde, um die Venen aufzustauen) am Oberarm angelegt und festgezogen. Die Venen füllen sich, und eine Hohlnadel wird nach einer Hautdesinfektion an einer geeigneten Stelle, oft in der Ellenbeuge bei gestrecktem Arm, in die Haut eingestochen (Punktion). Es gibt gewöhnliche Kanülen in verschiedenen Größen sowie schmetterlingsförmige Kanülen mit Schlauchsystem (so genannte Butterfly-Kanülen, manchmal einfacher zu handhaben).
Liegt die Nadel in einer Vene, kann das Blut mit den Proberöhrchen herausgezogen werden. Meist werden mehrere Röhrchen befüllt, die mit einem einfachen System angedockt werden können. Es gibt auch Systeme, die mit einem Vakuum arbeiten, so dass das Blut von selbst in das Röhrchen gelangt. Ist genug Blut abgenommen worden, so wird die Staubinde gelockert und entfernt. Die Kanüle wird herausgezogen und umgehend in einem speziellen Abwurfbehälter entsorgt. Auf die kleine Hautwunde wird ein Tupfer gedrückt, um die Blutung zu stillen. Nach Wegnehmen des Tupfers kann gegebenenfalls ein Pflaster aufgeklebt werden.
Prinzipiell können auch andere Venen (z. B. auf dem Handrücken, am Bein, am Fuß) zur Blutabnahme angestochen werden. Liegt ein venöser Katheter, so ist es manchmal möglich, über diesen eine Blutentnahme durchzuführen, ohne erneut stechen zu müssen.
Vor allem zur so genannten Blutgasanalyse wird eine Blutentnahme an einer Arterie erforderlich. Genommen wird oft die Speichenarterie an der Unterseite des Handgelenks. Die Abnahme erfolgt mit einem Spezialsystem.
Wird lediglich eine sehr geringe Menge Blut benötigt (z. B. zur Blutzuckerbestimmung), so kann die Fingerbeere oder das Ohrläppchen angestochen werden. Ein Tropfen Blut fließt dann aus den Kapillaren (den winzigen Gefäßchen) und steht dann für die Untersuchung zur Verfügung.
Die meisten Blutproben werden für die Untersuchung in ein Labor gegeben. Manches kann aber bereits an Ort und Stelle beziehungsweise in der Arztpraxis oder der Krankenhausstation untersucht werden. Mögliche Blutuntersuchungen sind unter anderem das Blutbild (Beurteilung der Blutzellen), die Untersuchung der Blutzusammensetzung (die verschiedenen Substanzen), die Blutgerinnung, die Blutsenkung (Blutkörperchen-Senkungsgeschwindigkeit), die Blutgasanalyse (z. B. Bestimmung der Sauerstoffkonzentration) sowie die Blutkultur (Anzucht von Bakterien, die möglicherweise im Blut sind). Alle Werte werden in der Gesamtheit vom Arzt beurteilt.
