L'ecografia endoscopica transrettale viene generalmente eseguita con il paziente in posizione di decubito laterale sinistra. Un ecoendoscopio a scansione radiale viene inserito per circa 30 cm nel retto. Si procede quindi alla valutazione dei linfonodi iliaci mentre la parete del retto e le strutture in prossimità d'esso vengono ispezionate mentre si estrae lentamente l'ecoendoscopio. Durante questa procedura è possibile campionare i linfonodi eseguendo un'aspirazione con ago sottile ecoendoscopicamente-guidata. Similmente è possibile valutare l'integrità degli sfinteri anali. In alcuni centri si esegue un trattamento antibiotico (in genere con un fluorchinolone) un'ora e successivamente fino a 48 ore dopo la procedura; la tendenza attuale è quella di privilegiare l'ecoendoscopio a fibre ottiche flessibili (rispetto all'endoscopio rigido), per facilitare l'attraversamento dei tumori stenotici e consentire una migliore valutazione dei linfonodi nella regione iliaca sinistra. Per un migliore comfort del paziente si ricorre alla sedazione cosciente del paziente.