Метод ультразвуковой доплерографии основан на эффекте Доплера, который состоит в увеличении частоты ультразвука, отражаемого от движущейся среды, в том числе от движущихся эритроцитов крови в случае, если объект движется к датчику, и уменьшении частоты отраженного сигнала при движении от датчика.
Сдвиг частоты (доплеровская частота) пропорционален скорости движения крови в сосудах и углу между осью сосуда и датчика. Ультразвуковая доплерография позволяет неинвазивно производить измерение линейной скорости кровотока и его направления в поверхностно расположенных сосудах, в том числе в экстракраниальных отделах сонных и позвоночных артерий, т. е. сосудов, кровоснабжающих головной мозг. Для определения пути коллатерального (дополнительного) кровообращения применяются тесты компрессии общих сонных и наружных сонных артерий, доступных компрессии.