Auch durch eine Fruchtwasserpunktion lassen sich Chromosomenveränderungen feststellen. Bevor Fruchtwasser entnommen wird, ermittelt der Arzt die Lage des Kindes in der Gebärmutter, um eine geeignete Einstichstelle zu finden. An der ausgewählten Stelle wird unter Ultraschallkontrolle eine dünne Nadel in die Bauchdecke und weiter in die Fruchtblase eingeführt (Punktion).

Die Ergebnisse der Chromosomenuntersuchung sind zu 99 Prozent sicher, bei der Diagnostik von Fehlbildungen im Nervensystem des Babys (Neuralrohrdefekten) liegt die Sicherheit bei etwa 90 Prozent. Eine Fruchtwasseruntersuchung sollte in Erwägung gezogen werden, wenn das Ersttrimesterscreening auffällig ist, genetische Defekte bei Eltern oder anderen Verwandten vorliegen, im Falle von Erbkrankheit oder schweren angeborenen Stoffwechselerkrankungen und wenn kindliche Entwicklungsstörungen oder Fehlbildungen diagnostiziert wurden.