Badanie KTG nie wymaga żadnych wcześniejszych przygotowań. Odbywa się ono na łóżku, w pozycji leżącej, najczęściej na lewym boku. Najpierw, po znalezieniu tonów serca płodu, w tym miejscu na macicy umieszcza się głowicę rejestrującą pracę serca płodu (głowicę kardiograficzną) i mocuje ją pasem do brzucha matki. Drugą głowicę (głowicę tokograficzna) rejestrującą skurcze macicy zwykle umieszcza się nieco powyżej głowicy kardiograficznej. Obie głowice połączone są z aparatem KTG (kardiotokograficznym), który po zebraniu i przetworzeniu otrzymanych sygnałów analizuje je i zapisuje na papierze w postaci dwóch wykresów: kardiograficznego i tokograficznego. W trakcie badania istnieje dodatkowo możliwość rejestracji ruchów płodu. Za pomocą specjalnego przycisku ciężarna sama rejestruje odczuwane ruchy płodu; niektóre aparaty wyposażone są w funkcje automatycznej rejestracji dużych ruchów płodu. Badanie zwykle trwa od 20 do 30 minut, a wynik badania przedstawiony jest na wydruku i połączony z lekarską oceną zapisu. Niektóre aparaty wyposażone są dodatkowo w tzw. komputerową analizę zapisu KTG (cKTG).
