Pacjent znajduje się w pozycji leżącej. Lekarz odkaża skórę, lokalizuje zmianę (palpacyjnie lub za pomocą USG), a następnie wprowadza przez skórę cienką igłę i za pomocą strzykawki pobiera materiał komórkowy.
Uzyskana próbka nanoszona jest na szkiełko i przekazywana do analizy cytologicznej pod mikroskopem. Badanie trwa zwykle kilka minut i nie wymaga znieczulenia – odczucia są porównywalne do pobrania krwi z żyły.
Biopsja cienkoigłowa jest bezpieczna i dobrze tolerowana. Ryzyko powikłań jest niewielkie i ogranicza się zazwyczaj do miejscowego krwiaka, obrzęku lub niewielkiego bólu. Po badaniu pacjent może wrócić do codziennych czynności – należy jedynie unikać intensywnego wysiłku przez 1–2 dni.