Kai gydytojas negali pacientui nustatyti galutinės diagnozės, jis gali atlikti tiriamąją operaciją. Jei pacientas kenčia nuo sveikatos problemų, kurių negalima diagnozuoti, tiriamoji chirurgija apims kūno srities atvėrimą, kad būtų galima ištirti įkalčius. Šios procedūros gali būti naudojamos diagnozuojant vėžį, sportines traumas ar vidines traumas, patirtas per avarijas, pavyzdžiui, automobilio avarijas.
Viena iš tiriamųjų operacijų, atliekamų naudojant fotoaparatą, rūšis yra žinoma kaip laparoskopinė chirurgija. Kamerą galima įkišti į pilvą, dubens sritį ar kitą sritį, kad chirurgai galėtų geriau matyti ligą ar traumą. Chirurgas taip pat gali atlikti tiriamąją operaciją pacientui, patyrusiam sužalojimus dėl vidinio kraujavimo ar hematomos. Kai kuriais atvejais gali prireikti tiriamosios operacijos, atliekamos negimusiam kūdikiui, jei įtariama deformacija ar kita gyvybei pavojinga būklė.
Bene labiausiai paplitusi tiriamoji operacija atliekama vėžiu sergantiems pacientams. Tai gali būti naudinga gydytojams, norint patikrinti, ar vėžiniai navikai nepasikartoja, net ir po to, kai pacientas gavo spindulinį gydymą.
Vaisingo amžiaus moterims gali būti atliekama tiriamoji endometriozės būklės chirurgija. Laparoskopinė endometriozės chirurgija leidžia chirurgui apžiūrėti dubens sritį ir ieškoti cistų ar kitų problemų. Endometriozė gali užkirsti kelią moterims pastoti, o tiriamoji operacija, skirta patikrinti ir pakeisti šią būklę, gali padėti kai kurioms moterims pastoti.
Nors naudojant magnetinio rezonanso tomografiją (MRT) gydytojai gali nustatyti tikslią diagnozę, yra atvejų, kai MRT gali neaptikti tam tikrų navikų ar kitų problemų. Kai kurie asmenys, patyrę kelio traumą, gali nuspręsti atlikti tiriamąją operaciją, kai MRT negali aptikti ašarų, kurios gali sukelti skausmą ir nejudrumą. Tokio tipo operacija taip pat gali būti atliekama pacientams, patyrusiems peties traumą. Operacijos metu chirurgas gali ištaisyti sausgyslių ar audinių plyšimus.
Chirurgai dažnai atlieka tiriamąsias operacijas profesionaliems sportininkams. Paprastai tai apima operaciją, siekiant nustatyti sąnarių, raumenų, sausgyslių ir audinių problemas. Alkūnės, riešai ir keliai yra dažnos traumų sritys tiems, kurie sportuoja ir gali prireikti operacijos, kad būtų galima tiksliai diagnozuoti problemą.
Vaikui prarijus svetimkūnį, kuris įstringa virškinamajame trakte, gali kilti rimtų komplikacijų. Tokiu atveju chirurgas gali atlikti tiriamąją operaciją, kad patikrintų, ar nėra žarnyno obstrukcijos. Operacija paprastai yra paskutinė išeitis, kai ultragarsu nepateikiama galutinės diagnozės.