Trong lịch sử, chọc hút noãn đã từng được thực hiện bằng các kỹ thuật khác nhau như chọc kim qua da đường bụng hoặc xuyên bàng quang dưới hướng dẫn siêu âm hay qua nội soi trong những thập niên đầu tiên sau khi phát triển kỹ thuật thụ tinh trong ống nghiệm. Sau khi kỹ thuật khảo sát buồng trứng bằng siêu âm qua đường âm đạo được thực hiện, kỹ thuật chọc hút dưới hướng dẫn siêu âm qua đường âm đạo là một bước đột phá cho thụ tinh trong ống nghiệm và rất nhanh sau đó đã được chấp thuận trên toàn thế giới. Năm 1983, Gleicher và cộng sự đã mô tả việc hút noãn qua đường âm đạo bằng chọc qua cùng đồ. Sau đó, năm 1984, Dellenbach và Wickland thực hiện hút noãn qua đường âm đạo với sự hướng dẫn của siêu âm đường bụng. Wickland và cộng sự đã tạo bước đột phá bằng kỹ thuật chọc hút và siêu âm qua đường âm đạo và cho đến nay là phương pháp thông dụng nhất, dễ nắm bắt, có thể thực hiện cho bệnh nhân ngoại trú. Kỹ thuật chỉ cần gây tê tại chỗ hoặc an thần đường tĩnh mạch nhẹ.
Việc gây mê tĩnh mạch và giảm đau hiệu quả là rất quan trọng vì quá trình thực hiện chọc hút noãn qua đường âm đạo có thể gây đau cho bệnh nhân. Nếu bệnh nhân phản ứng do đau trong khi chọc, mũi kim vào vùng chậu có thể gây nguy hiểm cho bệnh nhân. Do các kỹ thuật gây mê, giảm đau hay an thần đều tiềm ẩn tác dụng phụ, cần tuân thủ đúng theo khuyến cáo an toàn khi sử dụng và cần được thực hiện bởi các bác sĩ chuyên khoa gây mê. Gây tê tại chỗ hiếm khi được sử dụng vì hiệu quả giảm đau hạn chế.
Bệnh nhân được yêu cầu nhịn ăn ít nhất 6 - 8 tiếng trước đó để đảm bảo an toàn khi gây mê. Bệnh nhân được thay đồ vô trùng, nằm tư thế phụ khoa. Kháng sinh dự phòng có thể cho đối với những bệnh nhân có nguy cơ như ứ dịch vòi tử cung, có tiền sử mắc bệnh nhiễm trùng vùng chậu nặng hoặc u lạc nội mạc tử cung. Ở một số trung tâm, kháng sinh được sử dụng thường quy.
Tất cả quy trình đều thực hiện trong điều kiện vô khuẩn, người thực hiện thủ thuật phải rửa tay và mặc áo choàng vô trùng, sử dụng găng tay vô khuẩn loại không bột. Các dụng cụ sử dụng cho thủ thuật được chuẩn bị sẵn. Làm sạch âm đạo bằng dung dịch muối sinh lý, lưu ý không dùng dung dịch sát khuẩn. Một số trung tâm sử dụng môi trường nuôi cấy để làm sạch âm đạo, nhưng điều đó thực sự không cần thiết. Đầu dò siêu âm được bọc bằng bao cao su vô khuẩn chuyên dụng hoặc bao vô khuẩn được bôi sẵn gel siêu âm hoặc dung dịch muối sinh lý bên trong trước khi đưa đầu dò vào âm đạo. Adaptor định hướng kim chọc hút được gắn cố định trên đầu dò.
Đưa đầu dò vào trong âm đạo để đánh giá tử cung, độ dày niêm mạc, vị trí buồng trứng, khả năng tiếp cận buồng trứng và số lượng nang noãn được chọc hút. Bật chế độ hướng dẫn sinh thiết trên màn hình siêu âm. Dụng cụ sinh thiết giúp xác định vị trí của kim và đường đi của kim khi nó đi xuyên quan vòm âm đạo để đi đến buồng
trứng. Đầu dò siêu âm được thao tác để định vị các nang noãn trong đường đi của kim hướng dẫn sinh thiết, đầu dò nên được đặt ở vị trí sao cho khoảng cách giữa đầu kim sinh thiết và buồng trứng là gần nhất và có thể tiếp cận nhiều nang nhất trên cùng đường đi. Đường kim qua túi cùng âm đạo nên tránh các mạch máu lớn ở sát thành âm đạo và eo tử cung.
Kim chọc hút có thể nòng đơn hoặc nòng đôi, cỡ kim được dùng thường là 18 - 20 G và đầu vát nhọn để dễ dàng chọc vào buồng trứng di động, hạn chế tổn thương mô. Kim chọc được nối với ống nghiệm (đã được làm ấm ở 37oC) để chứa dịch chọc hút và máy hút áp lực âm sẽ tạo ra lực hút ở trong ống nghiệm. Trước khi chọc hút, hệ thống kim và ống sẽ được tráng qua môi trường chuyên dụng.
Các trường hợp khó tiếp cận buồng trứng do buồng trứng di động nhiều, do ruột bao chắn xung quanh, người phụ có thể hỗ trợ bằng cách ép tay lên bụng ở hạ vị bệnh nhân để giúp cố định buồng trứng hoặc đẩy lệch các quai ruột. Tìm đường ngắn nhất tiếp cận buồng trứng và sau đó đưa kim vào chính xác vị trí trong nang noãn. Trường hợp buồng trứng dính cao, có thể phải xuyên kim qua tử cung, cần đảm bảo tránh được các mạch máu lớn. Sau khi chọc hút tất cả các nang, lấy đầu dò ra. Đặt mỏ vịt và kiểm tra xem có chảy máu từ vết chọc không. Nếu cần, dùng gạc tiệt trùng đè lên trong vài phút để cầm máu. Tốt nhất là trong quá trình chọc hút noãn không nên chọc vào vòi tử cung ứ dịch hoặc u nội mạc tử cung (nếu có). Tuy nhiên, nếu vô tình chọc trúng thì cần dùng kháng sinh dự phòng nhiễm khuẩn.