Sie wird in der Neuroradiologie für die Untersuchung der gehirn- und rückenmarkversorgenden Arterien und Venen eingesetzt. Meist wird über eine Punktion der Leistenarterie ein dünner Kunststoffschlauch, der Katheter, bis direkt in die zu untersuchenden Gehirngefäße geschoben und ein Röntgenkontrastmittel injiziert.
Die Verteilung des Kontrastmittels in den Gefäßen wird mittels schnell aufeinanderfolgender Röntgenaufnahmen aufgezeichnet. Alle anderen Strukturen werden vom Computer entfernt (subtrahiert), so dass nur noch die Gefäße überlagerungsfrei dargestellt werden. Es entsteht ein sehr detaillierter Film über den Blutfluss in den Gefäßes des Gehirns und des Rückenmarks. So können Engstellen oder Verschlüsse gehirnversorgender Arterien besser als mit jeder anderen Methode festgestellt werden. Auch Fehlbildungen wie Aneurysmen oder arteriovenöse Fisteln und Malformationen können sehr zuverlässig diagnostiziert werden.
Darüber hinaus ergibt sich durch die Katheterangiografie die Möglichkeit, direkt minimal-invasiv therapeutisch eingreifen zu können. So können symptomatische Stenosen oder Gefäßverschlüsse wieder eröffnet werden. Andererseits können Aneurysmen oder Gefäßfehlbildungen elegant verschlossen werden, ohne dass dafür der Kopf chirurgisch eröffnet werden muss.
Eine wesentliche Rolle spielt die Katheterangiografie bei der Behandlung des Schlaganfalls. Wenn sich als Ursache für den Schlaganfall computertomographisch ein Gefäßverschluss nachweisen lässt, wird der Patient schnellstmöglich in die Angiographie gebracht. Dort wird dann unter Narkose mit einem Katheter das verschlossenen Gehirngefäß wieder eröffnet. Erfolgt dieser Eingriff früh genug, können sich die Symptome des Schlaganfalls, wie Lähmungen und Sprachstörungen, bessern und sich manchmal auch komplett zurückbilden.