Sie wird ab der 14. Schwangerschaftswoche (13+... Schwangerschaftswoche) zur Untersuchung der kindlichen Chromosomen durchgeführt. Unter ständiger Ultraschallkontrolle wird eine sehr dünne Nadel in die Fruchthöhle eingeführt. Der Eingriff dauert nur wenige Minuten. Dabei werden ca. 12 ml Fruchtwasser abgezogen und aus den darin enthaltenen kindlichen Zellen Kulturen angelegt. Da diese Zellkulturen Zeit für Wachstum und Vermehrung benötigen, liegt das Ergebnis der Fruchtwasseranalyse etwa zehn bis 14 Tagen nach der Punktion vor. Mittlerweile wird der sogenannte FISH-Test bei der Amniozentese angeboten. Dabei wird ein Teil des Fruchtwassers für diese Untersuchung verwendet und es lassen sich die häufigsten genetischen Störungen innerhalb von ein bis zwei Tagen nachweisen. Die zusätzliche Bestimmung eines Eiweißstoffes im Fruchtwasser (Alpha-Fetoprotein) sowie eines Enzyms ermöglicht mit hoher Wahrscheinlichkeit die Erkennung von Spaltbildungen des Rückens (Spina bifida). Diese Untersuchungen sind bei einer Chorionzottenbiopsie nicht möglich.