Sauf dans le cas d’un cathéter de longueur intermédiaire ou d’un PICC, que l’on peut insérer au chevet du patient, on insère les dispositifs d’accès vasculaire dans une salle de radiologie d'intervention (une salle spéciale d’interventions) ou, parfois, dans une salle d'opération. Si on pose le cathéter sans se guider par imagerie, on prendra une radiographie thoracique après l’intervention pour confirmer que le dispositif est correctement placé. On vous administrera au début un sédatif par IV conventionnelle pour vous aider à vous détendre. Vous serez somnolent mais vous resterez éveillé pendant tout le temps ou presque de l’intervention. On nettoiera ensuite avec un désinfectant une région au niveau de la partie supérieure du thorax, du cou ou du bras que l’on couvrira ensuite avec des draps stériles, puis on injectera un anesthésique local pour endormir le site de ponction veineuse. En se guidant par échographie ou fluoroscopie pour identifier la veine, le radiologiste insère une petite aiguille dans la veine sous-clavière, la veine du cou ou du bras. Au travers de cette aiguille, il insère un filament fin, appelé fil-guide, jusque dans la veine cave supérieure (une des plus larges veines du corps qui renvoie directement vers le cœur le sang provenant de la moitié supérieure du corps). Il place le cathéter par-dessus le fil-guide, qui est alors retiré.
Dans le cas d’un cathéter tunnelisé, le médecin pratiquera deux incisions d’une longueur généralement inférieure à un pouce : l’une au-dessus de la veine dans laquelle le cathéter est inséré, et l’autre à l’endroit où le cathéter émerge de la peau. Le cathéter est ensuite placé sous la peau entre les deux incisions. Enfin, le radiologiste fera deux petites sutures de part et d’autre du tunnel sous-cutané ; ces sutures resteront en place pendant une à deux semaines et aideront à garder le cathéter fermement en place. On placera un petit pansement sur les sites et le cathéter sera prêt à être utilisé. La pose d’une chambre implantable nécessite elle aussi deux incisions (sauf dans la région du bras où une incision unique pourrait être suffisante). Le réservoir de la chambre implantable est placé sous la peau, à proximité de l’incision la plus basse. Par rapport à la pose d’un cathéter, l’incision associée à la pose d’une chambre implantable est un peu plus longue, généralement d’environ deux pouces de long. Au niveau de l’emplacement du réservoir, il reste une petite protubérance que vous pourrez sentir. Des sutures, une colle chirurgicale ou un sparadrap spécial maintiennent les incisions fermées.