胸腔穿刺時，可用注射器抽出胸腔積液（胸腔內異常積聚的液體），并用于分析檢測。進行胸腔穿刺的兩個主要理由為緩解肺組織受壓所致的呼吸困難及獲得胸液樣本進行診斷性穿刺。
操作時，患者取舒適坐位，略向前傾，以雙上肢作為支撐。消毒背部局部皮膚，進行局麻。然后在兩肋骨之間刺入穿刺針，并用空針回抽液體。有時胸腔穿刺需在超聲引導下進針。采集的胸液用于化學成分測定，視情況送細菌學和癌細胞檢查。
如果胸腔內積聚大量的液體，可引起呼吸困難。抽出過多的液體，可使肺臟擴張，呼吸困難改善。胸腔穿刺時，亦可向胸腔內注入藥物以預防液體再次積聚。
穿刺結束后，需進行胸部X線檢查以證實被抽出的液量，了解原來被液體掩蓋的肺野情況，判斷有無穿刺并發癥。
胸腔穿刺過程中和穿刺后的危險性極小。在肺復張達胸壁時，偶爾會出現疼痛。此外，有時患者會感覺有輕微的頭痛和呼吸困難。其他可能的并發癥，包括氣胸，胸腔或胸壁出血，暈厥，感染，肝、脾刺傷，而氣體意外進入血流（空氣栓塞）為極其罕見的并發癥。