Το διοισοφάγειο υπερηχογράφημα είναι μία ημι-επεμβατική μέθοδος. Ο ασθενής που υποβάλλεται σε διοισοφάγειο υπερηχογράφημα θα πρέπει να είναι νηστικός για τουλάχιστον 6 ώρες. Αναλόγως της επιθυμίας του ασθενούς, τοποθετείται ενδοφλέβια γραμμή προκειμένου να χορηγηθεί ενδοφλεβίως φάρμακο για καταστολή. Ο σωλήνας με τον ηχοβολέα προωθείται μέχρι περίπου το μέσο του οισοφάγου, όπως γίνεται στη γαστροσκόπηση και λαμβάνονται εικόνες πολύ υψηλότερης ευκρίνειας ειδικά αναφορικά με το οπίσθιο τοίχωμα της καρδιάς.

Το διοισοφάγειο υπερηχογράφημα χρησιμοποιείται ευρέως σε ασθενείς με κολπική μαρμαρυγή πριν τη διενέργεια ανάταξης σε φλεβοκομβικό ρυθμό. Σε περίπτωση παρουσίας θρόμβου στο ωτίο του αριστερού κόλπου αναβάλλεται η ανάταξη λόγω της πιθανότητας απόσπασης θρόμβου, ενσφήνωσής του σε εγκεφαλικό αγγείο και πρόκλησης εγκεφαλικού επεισοδίου.