Am Untersuchungstag entkleidet sich der Patient und wird in Linksseitenlage positioniert. Viele Menschen entscheiden sich für eine leichte Sedierung, die einen schmerzfreien Dämmerschlaf ermöglicht. Eine Vollnarkose ist normalerweise nicht erforderlich, sie kann aber auf Wunsch oder in besonderen Situationen eingesetzt werden. Der eigentliche Eingriff beginnt damit, dass der Arzt behutsam das Koloskop, einen flexiblen Schlauch mit integrierter Lichtquelle und hochauflösender Kamera, über den After in das Rektum einführt. Die Kamera überträgt Bilder in Echtzeit auf einen Monitor.
Das Koloskop wird zunächst bis zum Übergang zum Dünndarm vorgeschoben und anschließend langsam und kontrolliert zurückgezogen. Erst während er das Instrument zurückzieht, inspiziert der Gastroenterologe den Darm sorgfältig Abschnitt für Abschnitt. Die Innenwand des gesunden Darms ist mit Schleimhaut ausgekleidet, die eine glatte, glänzende und leicht feuchte Oberfläche besitzt. Im Normalfall erscheint sie je nach Durchblutung, anatomischem Abschnitt und Lichtverhältnissen der Kamera rosa bis hellrot. Das physiologische Spektrum erklärt, warum selbst »normale« Koloskopiebilder für Laien unterschiedlich wirken können.
Charakteristisch für den Darm sind die halbmondförmigen Falten, die sogenannten Plicae semilunares. Sie strukturieren die Schleimhaut und helfen dem Darm, seinen Inhalt weiterzuschieben. Am Übergang vom Dünndarm (Ileum) zum Dickdarm (Caecum) zeigt sich die Bauhin-Klappe, deren reliefartige Schleimhautstruktur als Orientierungspunkt dienen kann.
Ein weiteres physiologisches Merkmal ist die Gefäßzeichnung. In einem gut gereinigten Darm schimmern Kapillaren und kleine Venolen wie ein Mosaik durch die Schleimhaut. Eine feine Transparenz weist auf eine gesunde Mukosa hin und ermöglicht es dem Arzt, selbst kleine Veränderungen schnell zu erkennen. Normal sind kleine, weißliche Erhebungen, die Lymphfollikel. Sie gehören zur immunologischen Ausstattung des Darms und haben keinerlei Krankheitswert.
Im Bereich des Analkanals und des Rektums kann die Schleimhaut durch die mechanische Belastung etwas kräftiger gefaltet wirken oder diskret gerötete Areale zeigen. Wichtig ist, dass Oberfläche und Struktur intakt sind und nichts auf Entzündungen, Erosionen, Geschwüre oder Polypen hinweist.
Um die Darmwände besser anschauen zu können, kann der Gastroenterologe über das Endoskop Luft oder CO₂ einblasen, das die Darmwände entfaltet. Verdächtige Areale kann er gezielt beproben, um sie später feingeweblich untersuchen zu können. Polypen oder kleine Tumoren werden meist sofort mit einer elektrischen Schlinge oder Zange entfernt. Blutungen können gestillt oder entzündete Bereiche genauer charakterisiert werden.