Avec des sondes spécialement conçues, l'échographie peut être effectuée avec la sonde placée à l'intérieur du vagin de la maman. Cette méthode permet d'obtenir en général de meilleures images, et donc plus d'informations, chez les femmes qui ne sont pas enceintes ou qui en sont encore aux premiers stades de la grossesse. Les pulsations du coeur du foetus peuvent être observées dès la sixième semaine de la gestation. Ce type d'échographie devient indispensable pour détecter au plus tôt les grossesses extra-utérines. Un nombre croissant d'anormalités du foetus peuvent aussi être détectées dès le premier semestre par cette technique. Elle peuvent aussi être utiles lors du deuxième semestre pour le diagnostic de certaines anomalies congénitales.