頸動脈內膜剝脫術的步驟是首先在下頜角上下的位置，在胸鎖乳頭肌的內緣進行切開，也有醫生做橫切口；皮膚切開後會顯露頸動脈，用夾子把頸總動脈、頸動脈、頸外動脈還有一些分支血管阻斷。

然後根據造影顯示的狹窄範圍，從頸內動脈到頸總動脈沿著縱軸把狹窄的部分切開；之後用剝離子把增生狹窄的部分切掉，將頸動脈內膜剝開，從而恢復它的通暢性；關之前用針把切斷的內膜邊緣做縫合錨釘，以免翹起。

當然這個過程當中，可能還要用到一些特殊的技術，比如血液的轉流。手術過程中暫時把頸動脈閉住了，可能會造成腦子會缺血，進而導致缺血性損傷，這個時候可以通過血壓的監測、儀器的監測、術中血流的監測以及影像學結果判斷阻斷以後發生腦缺血的風險。

然後用一根管子，一頭插在切口的近端一頭插在切口的遠端，使血液繞開術區從而把血轉流，使得手術過程當中也不間斷腦子的血流。但轉流術並不常用，要根據病人情況。

內膜剝脫之後，再把切開的頸動脈縫上，然後一層層把筋膜、皮膚縫上，這個手術就完成了。狹窄比較厲害的患者，可以用人工補片適當地把狹窄地方修補加寬。