במהלך הפעולה מוחדר לחלל הרחם מכשיר ההיסטרוסקופ, אשר מכיל בתוכו סיב אופטי ומיכשור ייעודי, המאפשר ביצוע פעולות ניתוחיות בחלל הרחם. קוטרו של ההיסטרוסקופ נע בין 1.9 מ"מ ל- 9 מ״מ לפי ייעודו. הסיב האופטי מחובר למצלמה, המעבירה את המראות מחלל הרחם ישירות אל מסך הממוקם בסמוך למיטת הטיפולים. כך יכול הרופא המנתח לראות את חלל הרחם, לזהות בתוכו ממצאים פתולוגים ולטפל בהם.

במהלך ההיסטרוסקופיה מוזרם דרך המכשיר נוזל (תמיסה פיזיולוגית של מי מלח) או גז על מנת להרחיב בעדינות את חלל הרחם. כך ניתן להתבונן בקלות על המבנה של צואר הרחם, המבנה של חלל הרחם, צורתה של רירית הרחם, מבנה פיות החצוצרות וכל פתולוגיה שתמצא בחלל הרחם.

לעיתים יש צורך לבצע הרחבה של צוואר הרחם על מנת לאפשר את החדרתו של ההיסטרוסקופ. ברוב המקרים ההרחבה נעשית מיד בתחילת הניתוח, לאחר הרדמת המטופלת, באמצעות מיכשור מיוחד המוחדר לצוואר הרחם. ניתן גם לבצע הרחבה מקדימה כ- 3-4 שעות לפני הפעולה הניתוחית, באמצעות חומר המוחדר לצוואר הרחם. החומר נקרא ״למינריה״ והוא מאפשר התרחבות הדרגתית של הצוואר. קיים גם טיפול תרופתי באמצעות פרוסטגלנדינים הגורמים להתרחבות של הצוואר. אולם, במחקרים לא נמצא כל יתרון להרחבה מקדימה של צואר הרחם על פני הרחבה בתחילת הניתוח.

המכשור ההיסטרוסקופי המשמש לצורכי אבחנה בלבד הוא דק יותר ביחס למכשור המשמש לצורך ביצוע היסטרוסקופיה ניתוחית. לכן, בהיסטרוסקופיה אבחנתית בלבד, אין צורך לא בהרדמה ולא בהרחבה של צוואר הרחם.

קיימת שיטה חדשנית שבה אין צורך בהרדמה – היסטרוסקופיה בשיטת "ראה וטפל" (See & Treat). שיטה זו מאפשרת אבחון וטיפול היסטרוסקופי במהלך פעולה מרפאתית ללא הרדמה, ע״י מכשירים היסטרוסקופים שגודלם דומה למכשירים ההיסטרוסקופים האבחנתיים. היתרון בשיטה זו הינו היכולת לבצע אבחנה וטיפול במפגש אחד וללא הרדמה. ההתאוששות הינה מיידית והמטופלת חוזרת לשיגרה מיד ללא צורך בהתאוששות והמתנה בבי״ח. ניתן לטפל בחלק ניכר מהפתולוגיות שדורשות היסטרוסקופיה בגישה זו.