正常肝脏有70-75﹪的血液是由门静脉所供应，而有20-30﹪是来自肝动脉，而患有肝细胞癌的患者，其癌细胞之生长所需血液90-95﹪来自肝动脉。肝动脉血管栓塞术是利用导管将栓塞物质或抗癌物质注入肝动脉使肝动脉闭塞，而肝癌細胞因会缺少养分的供应而坏死。正常肝细胞则由门静脉供应血液，仍可保持其机能。

肝动脉栓塞术是由放射专科医师执行。患者躺在血管摄影机的平台上，经局部消毒及局部麻醉后，医师会使用针头穿刺进入股动脉，确定针头进入股动脉后再蒋导管置入，沿着股动脉、腹部大动脉而深入肝动脉內。医师会先在这些血管分支注入显影剂，进行血管摄影，以了解肝动脉的分布、门静脉的畅通度及肿瘤的位置、大小及数目等。经评估若患者适合做肝动脉栓塞，则医师会尽量将导管送到接近肝癌的地方，然后注入含碘的油性栓塞物质(Lipiodol)及抗癌药物之混合液，阻断其动脉血流，及使肝癌细胞坏死。

治疗后病人会因癌细胞的坏死或抗癌药物的作用引起上腹部疼痛、发烧、甚至呕吐现象，均会在一周左右消退。而其它合并症有胃肠道出血、胆囊坏死、脾脏脓肿、肝脓肿、急性胰腺炎、阻塞性黃疸等等，這些并发症的频率并不高。