W medycynie mikrochirurgia odnosi się do szeregu technik chirurgicznych wykorzystujących mikroskop chirurgiczny. Techniki te są obecnie stosowane w większości gałęzi chirurgii, w tym chirurgii plastycznej, chirurgii ginekologicznej, chirurgii ortopedycznej, chirurgii dziecięcej i chirurgii szczękowo-twarzowej. Najczęstsze zastosowania to te, w których wymagana jest rekonstrukcja tkanek, ponieważ instrumenty mikrochirurgiczne umożliwiają chirurgowi przyczepienie lub ponowne zamocowanie narządów, tkanek i fragmentów skóry. Mikroskopy, których chirurg używa podczas mikrochirurgii rekonstrukcyjnej, wraz z miniaturowymi instrumentami, które czasami są sterowane przez komputery, umożliwiając wyrównanie i naprawę maleńkich nerwów i naczyń krwionośnych.
Mikrochirurgia laserowa to szczególny rodzaj zabiegu, który polega na użyciu mikroskopu wraz z laserem. Laser umożliwia chirurgowi mniej inwazyjne podejście. Ten rodzaj operacji czasami umożliwia chirurgowi naprawę narządów lub usunięcie guzów nowotworowych bez konieczności wykonywania fizycznych nacięć.
W mikrochirurgii endoskopowej mikroskop jest montowany na instrumencie zwanym endoskopem. Endoskop to elastyczna, a czasem sztywna rurka, którą wprowadza się do ciała przez naturalny otwór lub nacięcie. Tam, gdzie do wprowadzenia endoskopu stosuje się nacięcie, termin „chirurgia dziurki od klucza” jest czasami używany dla tego rodzaju zabiegów. Endoskop zapewnia źródło światła i sposób przesyłania obrazów z powrotem przez rurkę, aby chirurg mógł je oglądać przez okular lub na ekranie wideo. Chirurg może następnie wykonać różne operacje chirurgiczne, wprowadzając skalpele, lasery lub inne narzędzia do kanału w endoskopie.
Istnieje wiele zastosowań mikroskopów w chirurgii endoskopowej, w tym w leczeniu jelit, płuc, przewodu słuchowego i macicy u kobiet. Mikrochirurgia endoskopowa przezodbytnicza (TEM) jest przykładem podejścia chirurgicznego stosowanego z dużym powodzeniem w leczeniu zmian w odbytnicy. W przeszłości ten rodzaj operacji musiał być wykonywany przez rozległe nacięcia brzucha. Niektóre formy mikrochirurgii ręki również wykorzystują endoskop.
Chirurgia lędźwiowa to kolejny obszar, w którym pacjenci mogą odnieść duże korzyści z używania mikroskopów i małych instrumentów. Regularna operacja lędźwiowa zazwyczaj obejmuje duże nacięcie, którego gojenie zajmuje dużo czasu. Mikrochirurgia lędźwiowa pozwala chirurgowi na wykonanie bardzo małego nacięcia i wykonanie delikatnych operacji, takich jak usunięcie uszkodzonych fragmentów kości czy krążka kręgowego.