Das Durchleuchtungsgerät ist ähnlich aufgebaut wie eine Röntgenanlage: Eine Röntgenröhre erzeugt ionisierende Strahlen, die das zu untersuchende Gewebe abhängig von seiner Dichte unterschiedlich gut durchdringen. Auf der Gegenseite befindet sich ein Detektor, der daraus Bilder erstellt. Im Unterschied zum konventionellen Röntgen enstehen mehrere Bilder in sehr schneller Folge.
Der Untersuchungsablauf richtet sich im Wesentlichen nach der Fragestellung.
Bei manchen Durchleuchtungen wird die Patient*in im Stehen untersucht und für andere im Liegen. Manchmal ist es nötig, dass die Patient*in die Position verändert, schluckt oder den Atem anhält. Während der Untersuchung ist eine Radiolog*in anwesend, die genaue Anweisungen und Erklärungen gibt.