Mikäli seulontojen perusteella sikiöllä epäillään poikkeavuutta, tarjotaan vanhemmille mahdollisuutta jatkotutkimuksiin. Näissä jatkotutkimuksissa voidaan esimerkiksi tutkia sikiön rakenteita tarkemmilla ultraäänilaitteilla tai magneettitutkimuksella tai tehdä geneettisiä tutkimuksia. Kromosomitutkimus ja geenitutkimuksia voidaan tehdä joko istukkanäytteestä tai lapsivesinäytteestä. Näyte otetaan neulalla vatsanpeitteiden ja kohdun seinämän läpi. Istukkanäyte voidaan ottaa 11. raskausviikosta lähtien. Lapsivesinäyte voidaan ottaa 15. raskausviikosta lähtien. Molempiin näytteenottomenetelmiin liittyy n. 0,5 prosentin keskenmenoriski.
Riskiryhmään kuuluville äideille tarjotaan kromosomitutkimuksen vaihtoehtona NIPT (non-invasive prenatal testing) -tutkimusta. Tutkimus tehdään äidin verinäytteestä ja se perustuu äidin verenkierrossa esiintyvän sikiöperäisen DNA:n tutkimiseen. NIPT-tutkimus on vaihtoehto alkuraskauden istukka- ja lapsivesinäytteille silloin, kun raskaudessa on todettu kohonnut riski sikiön kromosomipoikkeavuuteen. Mahdollisuutta NIPT-tutkimukseen tarjotaan esimerkiksi, kun yhdistelmäseulontatutkimuksessa on todettu kohonnut riski Downin oireyhtymään tai aikaisemmassa raskaudessa on todettu jokin trisomia. Tutkimukseen ei liity keskenmenoriskiä, koska se tehdään äidin verinäytteestä. Käytettävän NIPT-tutkimuksen laajuudesta riippuen voi tutkimus tarjota tietoa joko vain yleisimmistä trisomioista, tai laajimmillaan kaikkien kromosomien riittävän suurista kopiolukumuutoksista. NIPT-tutkimus on luonteeltaan seulova tutkimus, ei diagnostinen, ja todettu trisomiaan viittaava löydös pyritään varmistamaan lähtökohtaisesti invasiivisella tutkimuksella (istukka-/lapsivesipunktio). Poikkeava NIPT tulos voi joskus selittyä esimerkiksi istukkamosaikismilla, eli kromosomiston poikkeavuus voi rajoittua istukkaan (CPM, confined placental mosaicism).
Sikiön tutkiminen perheessä jo ilmenneen sairauden toteamiseksi tapahtuu tavallisimmin joko ultraäänitutkimuksella tai istukka/lapsivesinäytteestä tehtävällä sikiön kromosomi- tai geenitutkimuksella. Menetelmän valinta riippuu muun muassa raskauden kestosta, istukan paikasta ja näkyvyydestä tutkimustilanteessa. Hyvin vaikeat rakennepoikkeamat voidaan havaita jo ensimmäisen UÄ-tutkimuksen yhteydessä. Istukka/lapsivesinäytteestä tehtävien kromosomi/geenitutkimusten tulosten saaminen vie tilanteesta ja tutkimuksesta riippuen parista päivästä muutamaan viikkoa. Jos diagnoosia etsitään synnytyspaikan tai vastasyntyneen hoidon suunnittelemiseksi, voidaan sikiödiagnostisia tutkimuksia tehdä vielä 24. raskausviikon jälkeenkin.
Kun perheen tai suvun sairaus löydöksineen ja geenivirheineen on tiedossa jo tutkimuksen suunnitteluvaiheessa, voidaan tutkimusta pitää hyvin luotettavana. Tällöin kuitenkin tutkitaan tiettyä sairautta, eikä normaali tulos siten poissulje sitä, etteikö sikiöllä voisi olla jotain muuta sairautta.