Manifestasi ultrasonografi dari fibrilasi atrium adalah interval E-E yang sama sekali tidak sama, puncak A menghilang, dan atrium kiri membesar. Performa spesifik bervariasi dari orang ke orang.
1. Interval E-E benar-benar tidak sama: pada USG mode-M, interval E-E benar-benar tidak sama, yang terutama disebabkan oleh ketidakteraturan absolut irama jantung setelah munculnya fibrilasi atrium, yang mengakibatkan ketidaksetaraan absolut interval E-E pada USG mode-M.
2. Hilangnya puncak A: hilangnya puncak A pada denyut nadi Doppler merupakan bukti yang sangat kuat adanya fibrilasi atrium, yang mengindikasikan bahwa fungsi kontraktil atrium kanan hampir hilang.
3. Pembesaran atrium kiri: atrium kiri dapat terlihat membesar pada tampilan jantung. Pembesaran atrium kiri dapat mengindikasikan bahwa fibrilasi atrium sangat sulit dipulihkan dengan obat-obatan. Hal ini juga disertai dengan trombus di dinding daun telinga kiri.
Karena USG jantung tidak spesifik dalam mendiagnosis fibrilasi atrium, maka dianjurkan agar pasien menjalani elektrokardiogram untuk memastikan diagnosis.