Medicinoje mikrochirurgija reiškia daugybę chirurginių metodų, kurių metu naudojamas chirurginis mikroskopas. Šie metodai dabar naudojami daugelyje chirurgijos šakų, įskaitant plastinę chirurgiją, ginekologinę chirurgiją, ortopedinę chirurgiją, vaikų chirurgiją ir žandikaulių chirurgiją. Dažniausiai naudojamos tos, kuriose reikalinga audinių rekonstrukcija, nes mikrochirurgijos instrumentai leidžia chirurgui pritvirtinti arba vėl pritvirtinti organus, audinius ir odos gabalus. Mikroskopai, kuriuos chirurgas naudoja rekonstrukcinės mikrochirurgijos metu, kartu su miniatiūriniais instrumentais, kuriuos kartais valdo kompiuteriai, leidžiantys išlyginti ir taisyti mažyčius nervus ir kraujagysles.
Lazerinė mikrochirurgija yra speciali chirurgijos rūšis, kuri apima mikroskopo naudojimą kartu su lazeriu. Lazeris leidžia chirurgui taikyti mažiau invazinį metodą. Tokia operacija kartais leidžia chirurgui pataisyti organus arba pašalinti vėžines mases be fizinių pjūvių.
Endoskopinėje mikrochirurgijoje mikroskopas montuojamas ant instrumento, vadinamo endoskopu. Endoskopas yra lankstus arba kartais standus vamzdelis, kuris įkišamas į kūną per natūralią angą arba pjūvį. Kai endoskopui įterpti naudojamas pjūvis, tokio tipo procedūroms kartais vartojamas terminas „rakto skylutės chirurgija“. Endoskopas yra šviesos šaltinis ir priemonė vaizdams per vamzdelį perduoti atgal, kad chirurgas galėtų juos peržiūrėti per okuliarą arba vaizdo ekrane. Tada chirurgas gali atlikti įvairius chirurginius procesus, įterpdamas skalpelius, lazerius ar kitus instrumentus į endoskopo kanalą.
Yra daug mikroskopų panaudojimo endoskopinėje chirurgijoje, įskaitant moterų žarnyno, plaučių, ausies kanalo ir gimdos gydymą. Transanalinė endoskopinė mikrochirurgija (TEM) yra chirurginio metodo, kuris sėkmingai naudojamas gydant tiesiosios žarnos pažeidimus, pavyzdys. Anksčiau tokio tipo operacija turėjo būti atliekama per didelius pilvo pjūvius. Kai kurioms rankų mikrochirurgijos formoms taip pat naudojamas endoskopas.
Juosmens chirurgija yra dar viena sritis, kurioje pacientams gali būti labai naudinga naudoti mikroskopus ir mažus instrumentus. Įprasta juosmens operacija paprastai apima didelį pjūvį, kuris užtrunka ilgai. Juosmens mikrochirurgija leidžia chirurgui atlikti labai mažą pjūvį ir atlikti subtilias operacijas, tokias kaip pažeistų kaulo ar stuburo disko dalių pašalinimas.