W ultrasonografii używa się fal ultradźwiękowych o wysokiej częstotliwości. Fale te wnikają do tkanek i odbijają się od nich. Odbicia te są rejestrowane i przetwarzane w obraz. Aparatura może być też połączona z przystawką do badania przepływu krwi w naczyniach.
Do badania wykorzystuje się specjalny żel, którym pokrywa się skórę. Lekarz przesuwa głowicę aparatu w miejscu badanego narządu. Jednocześnie obserwuje na monitorze obraz narządów i tkanek badanego.
Badanie nie wymaga szczególnego przygotowania. W przypadku USG jamy brzusznej, badany powinien być na czczo, z kolei badanie narządów miednicy mniejszej wymaga maksymalnie wypełnionego pęcherza.
Oprócz standardowych badań USG przez skórę, wykonuje się również badania za pomocą sond, wprowadzanych do wnętrza ciała, które pozwalają na obrazowanie narządów wewnętrznych, np. żołądka, dwunastnicy, trzustki, wątroby, woreczka żółciowego i dróg żółciowych, jajników, pęcherza itd. Specjalne sondy wykorzystywane są do badania niektórych narządów wewnętrznych w trakcie operacji. Dzieki temu badaniu można zlokalizować kamienie w przewodach zółciowych, moczowych, w nerkach, czy tez niewielkie zmiany nowotworowe np. w wątrobie. Sondy ultradźwiękowe wykorzystuje się również w trakcie różnych zabiegów np. biopsji cytologicznej lub usuwaniu torbieli i krwiaków.
Ultrasonografia wykorzystywana jest podczas monitorowania ciąży, ponieważ badania te, w przeciwieństwie do promieni Roentgena, nie działają szkodliwie na płód. Badanie jest nieinwazyjne i bezbolesne.