Der Arzt oder die Ärztin punktiert eine Leistenarterie und legt dort eine „Schleuse“, um einen Blutaustritt zu verhindern und Instrumente leicht einführen zu können. Ein spezieller Katheter wird nun über die Leistenarterie und die Hauptschlagader bis zur Leberarterie geschoben. Unter Röntgen kann der Arzt mit Hilfe von Kontrastmitteln den Tumor, die Gefäße und die Lage der Katheterspitze sehen. In der Leberarterie angekommen, wird der Katheter genau dort positioniert, wo die Arterie verschlossen, also embolisiert, werden soll.
Die Leberarterie zweigt sich in kleine Arterien auf und der Lebertumor wird über eine oder mehrere dieser kleinen Arterien mit Blut versorgt. Bei der Embolisation werden durch den Katheter kleine Kunststoffteilchen in das Gefäß gespritzt, das den Tumor versorgt, bis das Gefäß verstopft und die Blutzufuhr unterbrochen ist. Die Tumorzellen gehen zugrunde, da die nötigen Nährstoffe und der Sauerstoff nicht mehr zu ihnen gelangen. Wird zusätzlich ein Chemotherapeutikum durch den Katheter gespritzt und damit direkt am Tumor platziert, dann spricht man von Chemoembolisation. Das Chemotherapeutikum bewirkt zusätzlich ein Absterben der Krebszellen. Die Chemotherapie direkt im Tumor wirken zu lassen, zeigt eine 20-fache Konzentration der tumorzerstörenden Therapie im Vergleich zu einer herkömmlichen Chemotherapie.
Je nach Tumor und Erfolg der Behandlung wird die TACE zwei bis drei Mal im Abstand von jeweils vier bis sechs Wochen wiederholt.