Bij een thoracoscopie bekijkt de longarts met een kijkbuis (thoracoscoop) de longen en de borstwand. Het onderzoek kan, afhankelijk van de reden voor het onderzoek, onder lokale of algehele verdoving plaatsvinden. De thoracoscoop wordt tussen de ribben door in de borstholte gebracht. De thoracoscoop bestaat uit een rechte buis waar doorheen een kleine videocamera met een lichtbron in de borstholte gebracht kan worden.

De thoracoscoop is verbonden met een monitor (beeldscherm), zodat de longarts zijn handelingen op de monitor kan zien en controleren.

Indien nodig kan er materiaal afgenomen worden (biopsie).