将超声耦合剂涂抹于换能器及管体前段的表面，以增加其润滑性，减少插管时对咽喉部的机械刺激。探头前端前倾呈弧状，以适应咽部与食管的曲度。一般换能器面朝前方，以便其对准心脏结构扫描。先放置撑口器，将探头通过撑口器送入受检者口中，探头顶端到达咽部时令其做吞咽动作，在咽部扩展的瞬间，轻巧、迅速、柔和地将探头推进并送入食管。一些检查者习惯于借助包裹消毒纱布的左手食指和中指压迫受检者舌根，右手将探头送达咽部。探头进入食管深度距门齿25-1125px，通过进退、旋转及调节前后、左右方位以获得所需各个切面。
探头发出超声束，通过心脏各层组织，反射的回波在探头发射超声波的间隙被接收，通过正压电效应转变为电能，再经检波、放大，在荧光屏上显示为强弱不同的光点，超声波脉冲不断穿透组织及产生回波。不同时间反射回来的声波，依反射界面的先后而呈一系列纵向排列的光点显示于荧光屏上。慢扫描电路的水平偏转板使纵向排列的光点在示波屏上从左向右扫描，呈现连续波动的曲线及图形。横坐标为时间，心脏各层结构反射的光点随时间而展开，即形成一幅显示距离、时间、幅度及光点强弱的位置、时间曲线图，此即M型超声心动图。
二维超声心动图的原理与M型相似，不同之处是探头产生的声束进入胸壁后呈扇形扫描，根据探头的部位和角度不同，可得不同层次和方位的切面图。此法能在透声窗较窄的情况下，避开胸骨和肋骨的阻挡，显示较大范围的心内各结构的空间方位，图像比较清晰，是目前主要的检查法。造影超声心动图是通过静脉或心导管注射声学造影剂，使心腔内均匀的血液产生较大的声阻差，超声束通过时产生密集的云雾状回声，与正常时心腔的暗区形成鲜明的对比，此法对心内分流性疾患和三尖瓣关闭不全的诊断帮助较大。多普勒超声心动图是在二维及M型超声技术的基础上，利用多普勒原理检测心脏及大血管内血流的一种新技术。
经食道超声是经胸超声心动图的一种补充，目前已在国内少数大医院开展，主要应用范围有:确定栓子的来源，特别是对经胸超声不能获得满意图像及左心耳部血栓、感染性心内膜炎、主动脉夹层、术中监测等。血管内超声主要应用于冠脉内，使用直径1.1~1.8毫米的导管顶端装有超声探头，将其放置到冠脉病变部位可更好地观察病变外形，且可根据回声特性判断病变构成，这一点优于冠脉造影。还可用它观察经皮腔内冠状动脉成形术(PTCA)后冠脉的结构变化。
