Wykorzystuje zmiany częstotliwości fal dźwiękowych odbitych od poruszających się cząsteczek krwi. Wysyłane przez głowicę fale ultradźwiękowe odbijają się od będącej w ruchu krwi i powracają do głowicy, która połączona jest z aparatem ultrasonograficznym rejestrującym zmiany częstotliwości fal i przedstawiając ich obraz na monitorze. Wykonujący badanie lekarz widzi więc, gdzie krew płynie szybciej, gdzie wolniej lub gdzie się cofa.

Przy zwężeniach naczyń krwionośnych zmienia się prędkość i kierunek przepływu ciałek krwi. Można to przedstawić na różne sposoby np. akustycznie jako dźwięk lub za pomocą kolorów. Z reguły w aparatach tego typu używa się wyraźnie kontrastowych barw czerwonych i niebieskich. W ten sposób docierają do monitora informacje o kierunki i prędkości przepływu krwi. Dodatkowo ocenić można średnicę naczyń krwionośnych oraz właściwości ich wewnętrznej warstwy.

Jeżeli przy wykonywaniu badania zastosowana zostanie aparatura o wysokiej rozdzielczości, to istnieje możliwość przedstawienia przepływu krwi w organizmie matki i dziecka nawet za pomocą dwóch kolorów. Jest to przede wszystkim pomocne w diagnostyce wad serca u płodu. Badaniu podlega przede wszystkim przepływ krwi w naczyniach dziecka. Sprawdza się tętnicę główną i naczynia transportujące krew do mózgu. Istnieje też możliwość zbadania ukrwienia łożyska i pępowiny.