עם הגעת הנבדק לבדיקת פוליגרף מתחיל השלב הראשוני שהוא שיחה מקדימה שהוא ראיון מקיף ויסודי שבו הבודק והנבדק דנים בנושא הבדיקה ובאופן ביצועה. הבודק שואל לעברו הרפואי של הנבדק ובפרטי הבדיקה.בשלב זה בוחן הבודק את התאמתו של הנבדק לבצע בדיקות פוליגרףמבחינה בריאותית,מנטלית וקוגנטיבית. במהלך השיחה הקדימה מסביר הבודק לנבדק את מהלך הבדיקה ומקבל את גרסתו לחשד ולקבל את הסכמתו לביצוע הבדיקה .הבודק מכין את השאלות הרלוונטיות נשוא הבדיקה ואת כל מערך השאלות הנוספות קרי בקרה ושאלות אי רלוונט.
לאחר השיחה המקדימה מגיע שלב שבו מחבר הבודק את הנבדק למכשיר הפוליגרף באמצעות חיישנים שונים אשר כוללים ארבעה ערוצים לפחות שני ערוצי נשימה, ערוץ לחץ דם , ומוליכות חשמלית של העור. הנבדק יושב בכסא בדרך כלל מול קיר נקי מתמונות אות תצלומים וזאת כדי שלא תוסח דעתו של הנבדק מהבדיקה.
במהלך הבדיקה מתבקש הנבדק שלא להניע את אברי גופו וזאת כדי שלא לקבל תגובות שתתפרשנה כתגובות פיזיולוגיות.
בתחילת הבדיקה נערך בדיקת כיול שהוא תנאי הכרחי בבדיקת הפוליגרף . בדיקת כיול המכשיר מתבצע על ידי הבודק , בדיקת הכיול נועדה להבטיח את תקינות מכשיר הפוליגרף ומיקום החיישנים במקומם הנכון. בדיקת פוליגרף שנערכת ללא כיול מתאים היא פגומה ובכך יופחתו הסיכויים להגיע לתוצאות מהימנות ותקפות בבדיקת הפוליגרף.
לאחר סיום בדיקת הכיול מוכנים הבודק והנבדק להליך הבדיקה העיקרי בפוליגרף והיא בדיקת תגובותיו של הנבדק לשאלות הרלוונטיות
לאחר שבוצעו שלושה מערכי בדיקה ברציפות ולאחר שהבודק מצא כי הבדיקה נערכה ללא תקלות וניתן לנתח את כל שלושת תרשימי הבדיקה מנתק הבודק את חיישני הבדיקה מן הנבדק ומסיים את הבדיקה.
הבודק מנתח את תרשימי הבדיקה ומעביר את תוצאות הבדיקה למזמין הבדיקה בדו"ח מסכם ומפורט שנחתם בידי הבודק עורך הבדיקה.