Nội soi phế quản thường được thực hiện ở các phòng thủ thuật đặc biệt như phòng mổ, hồi sức hoặc nơi có đủ nguồn lực để xử trí những trường hợp cấp cứu về hô hấp. Bệnh nhân thường được dùng an thần và giảm tiết dịch (để ngăn chất tiết từ miệng cản trở việc quan sát), thường dùng atropine, và đôi khi là thuốc giảm đau như morphine. Trong quá trình thực hiện có thể dùng các thuốc an thần chẳng hạn như midazolam hoặc propofol.  Tê cục bộ thường dùng để làm tê màng nhầy của hầull thanh quản và khí quản. Bệnh nhân được theo dõi huyết áp, điện tim và oxy máu trong suốt quá trình thực hiện thủ thuật.

Nội soi ống mềm có thể thực hiện khi bệnh nhân ngồi hoặc nằm ngửa. Khi đưa ống soi vào đường hô hấp trên, các bác sĩ kiểm tra các dây thanh. Dụng cụ tiếp tục đi vào khí quản xuống hệ thống phế quản và mỗi khu vực đều được kiểm tra khi đi qua. Nếu phát hiện bất thường, có thể lấy mẫu bằng cách sử dụng bàn chải, kim, hay kẹp. Nội soi ống mềm cũng có thể được thực hiện trên bệnh nhân đặt nội khí quản, ví dụ như bệnh nhân trong đơn vị hồi sức. Trong trường hợp này, dung cụ được đưa qua một bộ tiếp hợp kết nối với ống nội khí.

Nội soi ống cứng được thực hiện dưới gây mê. Do ống nội soi cứng quá lớn nên không thể đặt đồng thời cả các thiết bị khác vào khí quản nên các thiết bị gây mê sẽ được nối với ống soi phế quản và bệnh nhân được thông khí qua ống soi phế quản.