Kemik iliği biyopsisi, genellikle ayakta tedavi (poliklinik) ortamında yapılan, ancak nadiren ameliyathanede de gerçekleştirilebilen bir tanısal işlemdir. İşlem genellikle aşağıdaki adımları içerir:

1. Hazırlık: Hasta ile görüşülerek lokal anestezi veya sedasyon kullanılıp kullanılmayacağına karar verilir. Ardından hasta, işlem masasına yüzüstü veya yan yatırılarak pozisyonlandırılır. İşleme başlamadan önce hastanın tansiyonu ve nabzı izlenir. Biyopsi ve aspirasyon yapılacak bölge açıkta bırakılır ve çevresi steril örtülerle kapatılır.
2. Alan Seçimi: Biyopsi en sık, pelvik kemiğin iliak kretinin en çıkıntılı kısmından yapılır.
3. İşlem: Cerrahi bir kesi yapılmaz. Özel bir iğne dikkatlice cilt ve cilt altı dokudan geçirilerek kemiğe ulaşılır. İğne kemiği delip ilik boşluğuna girdiğinde, delici iç kısmı (stylet) çıkarılır.
4. Kemik İliği Aspirasyonu: İğneye bir enjektör takılır ve sıvı kemik iliği örneği (aspirat) bir toplama tüpüne çekilir. Bu adıma kemik iliği aspirasyonu denir.
5. Kemik İliği Biyopsisi: Aspirasyonun ardından, katı doku örneği almak için iğne ilik boşluğunda daha ileriye itilir. Küçük bir kemik iliği dokusu çekirdeği iğnenin lümenine girer ve toplanır.
6. İşlem Sonrası Bakım: Biyopsi sonrası kanama riski genellikle çok düşüktür. Herhangi bir kanamayı en aza indirmek ve durdurmak için işlem sonrası iğne giriş bölgesine basınç uygulanır. Toplanan aspirat ve doku örnekleri inceleme için patoloji laboratuvarına gönderilir.
7. İyileşme: Sedasyon uygulandıysa, hasta işlem sonrası yaklaşık bir saat gözlem altında tutulur. Genellikle hastalar hastaneden yürüyerek ayrılabilir, zira gecelik yatış genellikle gerekli değildir.