El ginecólogo introduce un lente para ver el interior del útero; a esta lente se le puede conectar una cámara para ver la imagen en un monitor. La cámara, a su vez, se puede conectar a un VHS, grabador DVD u otro dispositivo de grabación de vídeo. La cavidad uterina solia distendirse con el uso de solución salina, sorbitol o una solución de dextrosa o de dióxido de carbono; en la actualidad se usa una solución fisiológica con mayor frecuencia.
Después de la expansión cervical, el histeroscopio se gua a la cavidad uterina para realizar la inspección.

Si se encontrasen anormalidades, se procede con el canal del histeroscopio por donde se pueden introducir instrumentos quirúrgicos especializados, como pueden ser tijeras, pinzas y electrodos bipolares, para operar en la cavidad uterina. Anteriormente, una intervención por histeroscopia se realizaba siempre bajo anestesia general, mientras que la histeroscopia diagnóstica con el uso de instrumentos de menor calibre y no invasivos, se realizaba sin anestesia. Sin embargo hoy el día se han desarrollado histeroscopios de diámetro reducido (3mm) que permiten realizar intervenciones en la consulta sin la necesidad de anestesia, con una duración total del procedimiento de no más de veinte minutos.