Bij een hartkatheterisatie wordt een katheter via een bloedvat naar het hart gebracht. Met deze techniek kan veel informatie worden verkregen over het hart. De cardioloog kan bloeddrukken meten op verschillende plaatsen in en om het hart. Het is mogelijk om bloedmonsters te nemen voor zuurstofmetingen. De kransslagaders kunnen in beeld worden gebracht. Deze bloedvaten voorzien het hart van bloed. Met een speciaal voorgevormde katheter wordt een kleine hoeveelheid contrastmiddel in de kransslagader gespoten. Door het gelijktijdig maken van een röntgenfilm kan de cardioloog zien of er sprake is van een vernauwing in een kransslagader. 

Het onderzoek vindt plaats in de hartkatheterisatiekamer. Tijdens het onderzoek ligt de patiënt op een behandeltafel, afgedekt met steriele lakens. De katheter wordt via de lies in het bloedvat geplaatst. De plaats van de lies wordt gedesinfecteerd met vloeistof om infecties te voorkomen. Daarna wordt de lies plaatselijk verdoofd met een prik, dit kunt u vergelijken met de verdoving bij de tandarts. De bloedvaten worden aangeprikt met een naald. Vervolgens wordt de naald vervangen door een kort buisje. Door dit buisje worden de verschillende katheters naar het hart opgeschoven. Tijdens het opschuiven vindt röntgendoorlichting plaats. De arts kan op de monitor zien of de katheter de goede kant op gaat. Van dit opschuiven voelt de patiënt vrijwel niets. De röntgenbuis draait tijdens het onderzoek rondom de patiënt. Zo kunnen de kransslagaders vanuit verschillende posities worden bekeken. Zo nu en dan wordt aan de patiënt gevraagd diep in te ademen en de adem in te houden. Aan het eind van het onderzoek wordt een afbeelding van de linker kamer gemaakt. Verschillende keren wordt contrastmiddel gebruikt, dit kan zorgen voor een warmtegevoel. Ook kan de patiënt het gevoel hebben dat hij of zij moet plassen. Het warmtegevoel verdwijnt na ongeveer 15 seconden, in een enkele geval gaat het gepaard met misselijkheidgevoelens. Dit is ook de reden waarom patiënten voor het onderzoek niet mogen eten. Na afloop van het onderzoek wordt over het algemeen het buisje uit de lies verwijderd en wordt het insteekwondje door de behandelend arts gedurende 10 tot 15 minuten dichtgedrukt, totdat het wondje dicht is. Hierna wordt de wond nog gedurende 4 uur met een drukverband verbonden. Ook is het mogelijk dat het bloedvat wordt gesloten met een "Angio-Seal". Dit is een soort plug, bestaande uit een ankertje, een bindweefselsponsje en een hechting. Dit plugje wordt door het lichaam binnen 90 dagen opgelost. Na katheterisatie is het belangrijk dat een aantal uren bedrust wordt gehouden. Dit kan vervelend zijn voor patiënten met rugklachten.