La villocentesi si effettua tra la 10a e la 13a settimana di gravidanza, alcune settimane prima, quindi, di quanto previsto per l'amniocentesi, altro esame da poter eseguire prima della nascita per accertare la presenza di malattie congenite o genetiche. Nella maggior parte dei casi, il prelievo è effettuato introducendo un ago sottile attraverso l'addome materno (accesso trans-addominale); più raramente, introducendo un tubicino attraverso la vagina e il canale cervicale (accesso trans-cervicale) per entrare nella cavità dell'utero e raggiungere la placenta in formazione. L'operatore che effettua la procedura sceglie la via più appropriata per effettuare il prelievo caso per caso, tenendo conto della posizione in cui si è impiantato l’embrione.