Bei der konventionellen Angiographie (Gefäßdarstellung) werden die Blutgefäße mittels Kontrastmittel sichtbar gemacht. Neuroradiologische Untersuchungen beschränken sich meist auf Gefäße, die das Gehirn oder das Rückenmark versorgen. Dazu wird die Leistenarterie in örtlicher Betäubung punktiert und von dort aus ein etwa 1,5 mm dicker Katheter bis in die Halsschlagadern vorgeschoben. Das Vorschieben ist völlig schmerzfrei, und auch bei der Kontrastmittelinjektion spürt der Patient allenfalls ein Wärmegefühl. Das gezielte Sondieren (Katheterisierung) setzt allerdings die ständige Sichtkontrolle mit Röntgendurchleuchtung voraus. Auch die konventionelle Angiographie wird mit moderner Computertechnik als sogenannte digitale Subtraktionsangiographie (DAS) durchgeführt. Dabei wird der störende Schädelknochen rechnerisch entfernt, so dass man die Arterien und Venen überlagerungsfrei abbildet. Außerdem können die gewonnenen Bilder dreidimensional dargestellt und ausgemessen werden.
Da es sich bei der konventionellen Angiographie um ein invasives Verfahren mit einem gewissen Komplikationsrisiko von neurologischen Störungen wie z. B. Lähmungen, Sprachstörungen oder Sehstörungen von ca. 0,5% handelt, wird die Angiographie heute möglichst durch andere bildgebende Methoden ersetzt. Für eine Reihe von Erkrankungen ist sie allerdings noch immer unverzichtbar, so bei der Klärung von Hirnblutungen infolge von Gefäßmissbildungen (Aneurysmen, arterio-venöse Angiome) und zur Planung einer endovaskulär (endovaskulär = über die Arterien oder Venen mittels Katheter) durchgeführten Therapie.