Meist erfolgt die Knochenmarkbiopsie unter örtlicher Betäubung. Entnommen wird die Probe in der Regel aus dem Beckenknochen (Beckenkamm), es kann aber auch eine Biopsie aus dem Brustbein erfolgen. Ein kleiner Hautschnitt über dem Knochen wird vorgenommen, dann wird die Biopsie-Hohlnadel bis in das Knochenmark eingeschoben. Mitsamt einer Probe des Knochenmarkgewebes wird die Nadel wieder herausgezogen. Es kann aber auch durch Absaugen mit einer Spritze, die auf die Hohlnadel gesetzt wird, Zellmaterial aus dem Knochenmark gewonnen werden. Nach der Entfernung der Nadel wird die Hautstelle mit einem Pflaster versorgt. Die Knochenmarkprobe wird dann in ein Labor geschickt und dort auf Auffälligkeiten untersucht.
Durch die Knochenmarkbiopsie (Gewebeentnahme aus dem Knochenmark) können Blutungen, Nachblutungen und Blutergüsse verursacht werden. Ebenfalls kann es zu Infektionen und Narbenbildungen kommen. Strukturen in der Nähe können geschädigt werden, z. B. Nerven oder Organe.