Il prelievo dei villi coriali viene effettuato per via transaddominale e consiste nell’introdurre un sottilissimo ago attraverso l’addome materno e prelevare una opportuna quantità di villi coriali ,sotto attento e diretto controllo ecografico. Il prelievo è poco doloroso, dura circa 1 minuto ; la gestante avvertirà solo una puntura e non il fastidio della biopsia.
Prima della procedura invasiva si esegue di norma un esame ecografico per valutare la vitalità dell’embrione, la biometria (CRL) e la localizzazione dello strato della primordiale placenta (Corion frondosum) più spessa allo scopo di scegliere il punto più idoneo per l’inserzione dell’ago.

L’intervento avviene sempre a paziente supina e senza effettuare alcun tipo di anestesia ed in alcuni casi con la vescica pien, per cui è opportuno non urinare almeno 2 ore prima della procedura.

Preliminarmente viene disinfettato accuratamente l’addome, dall'ombelico al pube, e si delimita il campo d’azione con dei telini sterili. L’operatore, una volta localizzato il punto esatto dove intende prelevare il materiale fetale, con guanti sterili procederà, per via transaddominale  sotto guida ecografica, all’introduzione di un sottile ago.

Nella villocentesi ecoassistita l'ago viene inserito cercando di guidarne il percorso attraverso la contemporanea visualizzazione del suo tragitto mediante una sonda opportunamente orientata.

Quando l’ago giunge al margine del chorion: all'interno dell'ago guida viene introdotto un ago più sottile che effettuerà brevi escursioni all'interno del corion frammentando i villi ed aspirandoli.  il relativo movimento per circa 10 secondi nello spazio del chorionico  permetterà di tranciare ed aspirare il materiale  coriale.
Tutta la procedura viene seguita direttamente sullo schermo ecografico in "tempo reale". In tal modo si può evidenziare con chiarezza il corretto posizionamento dell’ago e controllare la corretta escursione del pelievo.

La villocentesi nelle gravidanze gemellari, si tratta di una evenienza alquanto infrequente, ma non rarissima. Il ricorso a questa procedura, in questi casi, la si effettua per la diagnosi prenatale di malattie geentiche, nel caso in cui vi sia a priori un elevato rischio specifico. Per le comuni ricerche sul cariotipo, invece, si preferisce attendere il tempo dell’amniocentesi, piuttosto che esporre la gravidanza al rischio derivante da due prelievi coriali.

Il materiale prelevato viene poi raccolto in una provetta a fondo conico ed inviato al laboratorio di citogenetica, dove i citogenetisti effettuano, sterilmente sotto cappa a flusso laminare, la separazione ed il lavaggio dei villi, per purificarli dalle contaminazioni (sangue, muco, decidua).