Die Untersuchung erfolgt mittels Ultraschall. Beim Ultraschall handelt es sich um Schallwellen, deren Frequenz höher ist als die Frequenz von hörbaren Tönen. Ein Schallkopf sendet die Schallwellen aus, sie werden von unterschiedlichen Geweben mehr oder weniger stark reflektiert. Derselbe Schallkopf nimmt den zurückgeworfenen Ultraschall wieder auf, und es kann ein Abbild der Strukturen im Mutterleib erzeugt werden. Dieses wird auf dem Monitor dargestellt, als Standbild kann es ausgedruckt werden. Um Bewegungen (z. B. die Herztätigkeit) besser abbilden zu können, kann als besondere Methode ein so genannter Doppler-Ultraschall vorgenommen werden.
In der Schwangerschaft kann eine Ultraschalluntersuchung (Sonographie) über die Bauchdecke der Mutter oder mit einer speziellen Sonde über die Scheide erfolgen. Meist erfolgt die Untersuchung über die Scheide in der frühen Schwangerschaft bis etwa zur 12. Schwangerschaftswoche, danach ist im Regelfall eine Untersuchung über die Bauchhaut sinnvoller.