Toto vyšetření obnáší odebrání malého vzorku endometriální tkáně (endometrium je slizniční výstelka děložní dutiny). Provádí se jeden až tři dny před očekávanou menstruací tak, že se zavede tenký nástroj děložním hrdlem do dělohy a tam vzorek odebere. Biopsie endometria poskytuje informaci o adekvátnosti luteální fáze reprodukčního cyklu. Pokud nastala ovulace, jsou na histologickém vyšetření (pod mikroskopem) vidět sekreční změny žlázek endometria. Vyšetření vzácně může způsobit křeče dělohy a určitý stupeň dyskomfortu a v případě, že je v děloze časné těhotenství, existuje malá, ale přece jen možnost potratu. Z těchto důvodů není toto vyšetření používáno v první linii diagnostických testů.