秦漢時期的閹割技術已較為完備，並已經注意到閹割手術後的防風、保暖、靜養等護理措施。當時施行閹割的場所稱為“蠶室”，《漢書·張安世傳》顏師古注日：“凡養蠶者，欲其溫而早成，故為密室蓄火以置之。新腐刑亦有中風之患，需入密室乃得以全，因呼為蠶室耳。”大致相同的解釋見於《後漢書·光武帝紀》李賢注，所謂“宮刑者畏風，須暖，作窨室蓄火如蠶室，因以名焉。”
古代的閹割方式大致有兩種：一是“盡去其勢”，即用金屬利刃之類的器具將男性生殖器完全割除。《舊唐書·安祿山傳》中曾記載一則閹割實例：
豬兒出契丹部落，十數歲事(安)祿山，甚黠慧。祿山持刃盡去其勢，血流數升，欲死。祿山以灰火傅之，盡日而蘇。
由此可以看出，閹割過程是相當殘酷的，被閹割者會因失血過多或過於痛疼而長時間昏迷，止血消炎的措施也非常簡單，隻是“以灰火傅之”。二是用利刃割開陰囊，剝出睾丸。用這一方法進行閹割顯然並不需要完全割除生殖器官，但同樣可以達到目的。洪邁所著《夷堅誌》卷八對這一方法有所記載。另據記載，古代還有所謂的“繩係法”與“揉捏法”。前者是在男童幼小時，用一根麻繩從生殖器的“睾丸”根部係死，既不影響溺尿，卻阻礙了生殖器的正常發育。久而久之，男童的生殖器便會失去功能。後者是在男童幼小時，由深諳此道之人每天輕輕揉捏其睾丸，漸漸適應後，再加大手勁，直至將睾丸捏碎。然而，專將睾丸割去或捏碎，如果是業已發育之人，盡管能夠完全避免授精，但其性欲及淫亂宮廷的能力在一定時期內會依然存在，甚至有的人反會因此而更加強勁耐久。所以，古代的宦官都是采用“盡去其勢”之法，將生殖器全部割除。
在古代相對落後的醫療技術條件下，閹割手術的死亡率是相當高的。明代天順年間，鎮守湖廣貴州的太監阮讓，一次精選了虜獲的苗族幼童1565人，將他們統統閹割，準備悉數送呈朝廷。但由於手術太殘酷及醫療技術條件太差，在阮讓自閹割幼童到奏聞朝廷這短短的時間內，幼童疼死、病死者竟達329人。後來，阮讓又重新買了一批幼童加以閹割，以補上死亡之數，送呈朝廷。阮讓前後共計閹割幼童1894人，死亡率接近20％。如此集中而大量的死亡，顯然同閹割手術失敗或手術後的並發症有關。
曆代古籍對閹割手術的具體情形大致上都記載得很是簡略。清朝末年，一些來到中國的歐洲人對迥異於西方的中國宮廷文化產生了濃厚的興趣，並較為詳細地描述了當時的閹割手術情形。但這些描述多為道聽途說，遠不及清末宮廷宦官以切身經曆為基礎的回憶詳細，其可靠性也值得懷疑。據清末宦官回憶，北京城有兩個赫赫有名的閹割世家，號稱“廠子”：一是南長街會計司胡同的畢家；另一是地安門外方磚胡同的“小刀劉”。主持其事者都是得到朝廷認可的家族世傳，六品頂戴，稱“刀子匠”。兩家據說各有絕招，但技藝絕不外露，隻是父子相傳。
淨身需要選好季節，最好在春末夏初，氣溫不高不低，沒有蒼蠅蚊子，因為手術後約一個月下身不能穿衣服。淨身者在手術前都需履行必要的手續，其中關鍵是訂立生死文書，並需請上三老四少作為證明人，寫明係自願淨身，生死不論，免得將來出麻煩吃官司。費用自然是要收取的，但淨身者多來自貧困之家，一時或許拿不出很多銀子，因而可以待進宮發跡後再逐年交納。這些也需要在文書上寫明白。但有兩樣東西是必須帶著的，一是送給刀子匠的禮物，一般是一個豬頭或一隻雞，外加一瓶酒。二是手術所用的物品，包括三十斤米、幾簍玉米棒、幾擔芝麻秸及半刀窗戶紙。其中，米是淨身者一個月的口糧，玉米棒燒炕保暖用，芝麻秸燒成灰後用來墊炕，窗戶紙則用來糊窗子，以免手術後受風。刀子匠要準備兩個新鮮的豬苦膽、臭大麻湯和麥稈。豬苦膽有消腫止痛的作用，手術後敷在傷口處：臭大麻湯的功用很多，手術前喝一碗讓人迷糊，起麻醉作用，手術後再喝，讓手術者瀉肚，以減輕小便的排泄量，保證手術成功；麥稈的功用不言自明，即手術後插入尿道。
手術過程中，除了主刀者外，一般還需三四名助手。被閹割者都需采用半臥姿勢仰倒在床位上，幾位助手將他的下腹及雙股上部用白布紮緊、固定，然後有人負責按住其腰腹部，另外的人則用“熱胡椒湯”清洗閹割部位，加以消毒。用於閹割的手術刀是一種呈鐮狀彎曲的利刃，據說是用金與銅的合金製成，可防止手術後感染，但使用時通常並沒有特別的消毒措施，在火上烤一下，便算是消毒了。這一切完成後，主刀者即用鐮狀彎曲的利刃，對被閹割者的陰莖連同陰囊進行切除，通常分兩步：
第一步是割睾丸。在球囊左右各橫割開一個深口子，把筋絡割斷以便把睾丸擠出來。這需要閹割者身子打挺，小肚子使勁往外鼓。待用全身的力氣把睾丸擠出來，刀子匠會把片好的豬苦膽貼到球囊左右兩邊。