Em razão da confiabilidade em seu uso, empregado há mais de 50 anos, é o método mais utilizado. Mede aspectos como índice cardíaco (IC), débito cardíaco, com emprego do princípio de Fick (DC), pressão da artéria pulmonar (PAP), pressão do átrio direito (PAD), pressão de capilar pulmonar (PCP), pressão arterial invasiva (PAI) e pressão venosa central (PVC). Utiliza o método de termodiluição e é assistido pelo sistema pulse contour cardiac output (PiCCO).

É utilizada para investigar a presença de doença arterial coronária (DAC), doenças das válvulas cardíacas, do músculo cardíaco, dos vasos pulmonares ou da artéria aorta. Também é útil na determinação do local que está causando um infarto agudo do miocárdio (IAM), da necessidade de uma intervenção cirúrgica e avaliação dos resultados, e biópsia de tumor.

Geralmente é mais usada na detecção de alterações estruturais e funcionais do coração, como cardiopatias congênitas e dissecção da aorta, efeitos da hipertensão arterial sistêmica e para a avaliação de pacientes assintomáticos sob situações especiais (gravidez e atividade atlética de alta performance). O método auxilia na análise da necessidade de ajuste de dilatadores e das doses de vasopressores, na determinação dos regimes de fluidos e drogas vasoativas, bem como verifica os níveis hemodinâmicos adequados na ressuscitação em pacientes pediátricos com choque séptico.

Tem pouco uso em pacientes críticos instáveis, sendo mais indicada no diagnóstico de insuficiência cardíaca e no auxílio à escolha da terapêutica anti-hipertensiva. Avalia todos os componentes torácicos, auxiliando na determinação do estado nutricional do paciente por meio do índice de massa corporal (IMC), massa magra, gordura corporal e visceral, e água corporal total. Ainda possibilita a medição do débito cardíaco e fornece a taxa metabólica basal.

É mais utilizada em pacientes obesos e enfisematosos ou quando o exame ECG transtorácico não foi preciso. Indica-se para a avaliação de alterações cardíacas morfológicas ou funcionais, como trombos, endocardites e aneurismas da aorta. Fornece dados acerca de DC, IC, VS (volume sistólico), índices de pré-carga, pós-carga e contractilidade, além de possibilitar a avaliação da eficiência da manutenção de fluidos e o impacto de intervenções.