Die Ultraschalluntersuchung ist eine zuverlässige Methode, um eine Venenthrombose zu erkennen oder auszuschließen. Eine einfache Möglichkeit ist die Kompressions-Sonografie, bei der die großen Venen im Längs- und Querschnitt dargestellt und von außen mit dem Schallkopf zusammengedrückt werden. Eine Thrombus-haltige Vene bleibt sichtbar, da sie sich nicht zusammendrücken lässt. 

Die farbkodierte Duplexsonografie eignet sich zur Erkennung isolierter Beckenvenenthrombosen und zeigt auch partielle Thrombosierungen, sowie die Flussrichtung und Funktion der Venenklappen. Es ist wichtig, immer beide Beine zu untersuchen, da sich Thrombosen auch auf beiden Seiten entwickeln können. Die Thrombosierung oberflächlicher Gefäße kann durch Tastbefund festgestellt werden, aber eine Ultraschalluntersuchung ist in diesen Fällen auch sinnvoll, da sich die Ausdehnung der Venenverstopfung manchmal weit über die Strecke hinaus erstrecken kann und tiefe Venen ebenfalls betroffen sein können.