نمونه‌ای از سرم رقیق شده بیمار، به یک لایه سلول که روی لام شیشه ای قرار دارد، اضافه می‌شود.  اگر سرم بیماری حاوی آنتی‌بادی‌هایی‌ باشد که به آنتی‌ژن موجود در هسته‌های سلول‌های روی لام متصل شود، یک پیوند ایجاد می‌گردد.

سپس یک آنتی‌بادی ضد IgG نشاندار شده با فلورسنت به لام اضافه می‌شود. این کار برای تشخیص آنتی‌بادی  سرم بیمار که به هسته سلولی متصل شده است، انجام می‌شود. سپس نمونه با میکروسکوپ فلورسانس بررسی خواهد شد.

در این آزمایش اطلاعات مربوط به وجود آنتی‌بادی ضد هسته‌ای به دست می‌آید. همچنین ممکن است از روی الگوی رنگ آمیزی هسته‌ای و مشاهده میکروسکوپی آن، اختلالات خودایمنی خاص نیز شناسایی شوند.

الگوهای رایج رنگ‌آمیزی هسته‌ای شامل تکنیک لبه‌دار (rimmed)، همگن (homogeneous)، لکه‌دار (speckled) و هسته‌ای  (nucleolar) و یا سایر روش‌ها هستند.