Durch den engen Kontakt zu Hirnhäuten und Gehirn kann sich die Zusammensetzung des Liquors insbesondere bei Entzündungen, Blutungen und Tumorbefall ändern; eine Liquoruntersuchung kann deshalb aufschlussreich sein. Entnommen wird der Liquor durch eine Lumbalpunktion. Diese wird überwiegend im Rahmen eines Krankenhausaufenthalts durchgeführt, sie ist prinzipiell aber auch ambulant möglich.

Meist sitzt der Patient bei der Lumbalpunktion auf der Bettkante und beugt sich weit nach vorne, damit die tastbaren Knochenfortsätze hinten an der Wirbelsäule auseinanderweichen. Seltener wird die Lumbalpunktion im Liegen durchgeführt. Nach mehrfacher Hautdesinfektion durchsticht der Arzt die Haut im unteren Lendenwirbelsäulenbereich mit einer speziellen Hohlnadel und schiebt die Nadel zwischen zwei Knochenfortsätzen bis zum Wirbelkanal vor. Die harte Rückenmarkshaut bildet hier einen liquorgefüllten Sack, in dem nur die Anfangsabschnitte der Nerven, die Nervenwurzeln, schwimmen. Der Einstich ist vergleichbar dem einer Blutabnahme. Berührt die Nadel eine Nervenwurzel, kann es zu einem kurzen „elektrisierenden“ Schmerz im Bein kommen. Dieser Schmerz ist auch durch eine lokale Betäubung nicht zu verhindern und harmlos. Die Nervenwurzel weicht der Nadel aus und nimmt keinen Schaden. Auch das Rückenmark ist nicht gefährdet, da es ein Stück weiter oben aufhört. Es dauert dann ein paar Minuten, bis die Probenröhrchen gefüllt sind, da der Liquor nur langsam aus der Nadel tropft. Nach Entfernen der Nadel legt der Arzt einen kleinen Verband an und der Liquor wird zur weiteren Untersuchung ins Labor gegeben.

Die häufigste Nebenwirkung der Lumbalpunktion ist der so genannte postpunktionelle Kopfschmerz, auch wenn er durch Verwendung spezieller atraumatischer Nadeln heute seltener auftritt. Er beginnt oft erst einen Tag nach der Punktion und kann mehrere Tage dauern. An seiner Entstehung soll ein winziges Leck in der harten Hirnhaut beteiligt sein. Der Nutzen der oft empfohlenen 2- bis 24-stündigen Bettruhe zur Vorbeugung ist nach wie vor nicht belegt. Durch Hinlegen (der Schmerz verstärkt sich beim Stehen), reichliches Trinken und ggf. Schmerzmittel wie etwa Paracetamol (z. B. ben-u-ron®) ist der Kopfschmerz in aller Regel gut zu lindern.