Se realiza una pielografía retrógrada para localizar el cálculo en el riñón. Con una pequeña incisión de 1 centímetro en el lomo, se pasa la aguja de nefrolitotomía percutánea (NPC) a la pelvis del riñón. La posición de la aguja se confirma mediante fluoroscopia. Se pasa un cable guía a través de la aguja en la pelvis. A continuación se retira la aguja con la aguja guía todavía dentro de la pelvis. Por encima de la aguja guía se pasan los dilatadores y se introduce una vaina de trabajo. En caso de que el cálculo sea grande, es posible que primero haya que aplastarlo con sondas de ultrasonido y luego extraer los fragmentos del cálculo.
La parte más difícil del procedimiento es crear el tracto entre el riñón y la piel del flanco. La mayor parte de las veces esto se consigue avanzando una aguja desde la piel del costado hasta el riñón, lo que se conoce como técnica «anterógrada». Recientemente se ha actualizado una técnica «retrógrada» en la que se pasa un fino cable desde el interior del riñón hasta el exterior del flanco con la ayuda de un ureteroscopio flexible. Esta técnica puede reducir la exposición a la radiación del paciente y del cirujano.