การผ่าตัดเสมือนเป็นการจำลองขั้นตอนการผ่าตัดโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการฝึกอบรมและเตรียมแพทย์สำหรับขั้นตอนจริง สิ่งนี้ช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถทำการผ่าตัดที่บอบบางได้โดยไม่ต้องเสี่ยงกับชีวิตของผู้ป่วย นอกเหนือจากภาพสามมิติที่มีรายละเอียดของอวัยวะในร่างกายที่เกี่ยวข้องกับการผ่าตัดแล้วการตั้งค่าขั้นสูงยังรวมถึงเทคโนโลยีการสัมผัส (haptic technology) ระบบการตอบกลับแบบสัมผัสที่จำลองแรงกดดันที่กระทำโดยอวัยวะเสมือน ผลที่ได้คือการจำลองที่ซับซ้อนซึ่งผู้ใช้สามารถมองเห็นและรู้สึกถึงการผ่าตัดเสมือนจริงในระดับที่เป็นจริง
ขั้นตอนการผ่าตัดเสมือนจริงส่วนใหญ่ใช้การรวมกันของการสแกนด้วยคอมพิวเตอร์เอกซ์เรย์ (CT) และการสแกนด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) เพื่อสร้างแบบจำลองสามมิติเชิงลึกของอวัยวะและผู้ป่วย การรวมกันของการสแกนช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถมองเห็นทั้งพื้นผิวและภายในของอวัยวะตลอดเวลา เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวที่ติดอยู่กับเครื่องมือปฏิบัติการจำลองการดำเนินการใด ๆ ที่นำไปสู่อวัยวะเสมือนจริงช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถจัดการภาพได้เช่นเดียวกับในระหว่างการผ่าตัดจริง อุปกรณ์เทคโนโลยีแฮบติคจำลองประสบการณ์ทางกายภาพของการผ่าตัดผ่านการผสมผสานระหว่างแรงการเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนตามการเคลื่อนไหวของศัลยแพทย์ องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้รวมกันเพื่อให้ศัลยแพทย์ "สัมผัส" อวัยวะเสมือนจัดการมันและรู้สึกถึงผลลัพธ์
สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในกระบวนการที่แพทย์ไม่สามารถมองเห็นอวัยวะที่กำลังทำงานอยู่เช่นเดียวกับในการผ่าตัดผ่านกล้อง ขั้นตอนบางอย่างจำเป็นต้องมีแผลเพื่อให้สามารถเข้าถึงอวัยวะภายในได้ ขนาดของแผลจะต้องรักษาให้น้อยที่สุดเพื่อลดความเสี่ยงต่อสุขภาพของผู้ป่วย เพื่อให้สามารถมองเห็นอวัยวะได้ศัลยแพทย์จึงใส่กล้องส่องกล้องขนาดเล็กผ่านทางแผล การผ่าตัดเสมือนจริงจะฝึกแพทย์ให้ปฏิบัติการประเภทนี้โดยอนุญาตให้พวกเขาทำงานกับภาพที่ปรากฏบนจอภาพแทนที่จะมองเห็นอวัยวะโดยตรง
ขั้นตอนที่มีความเสี่ยงสูงเช่นการกำจัดเนื้องอกในสมองมักถูกจำลองผ่านการผ่าตัดเสมือนจริงก่อนดำเนินการจริง สิ่งนี้จะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดใด ๆ ระหว่างการผ่าตัดที่เกิดขึ้นจริงเนื่องจากขั้นตอนเสมือนจะทำในอวัยวะจำลองของผู้ป่วย ศัลยแพทย์ยังสามารถเตรียมพร้อมสำหรับสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดโดยจำลองสถานการณ์แทรกซ้อนระหว่างการผ่าตัดเสมือนจริง นอกจากนี้ศัลยแพทย์ยังสามารถวัดความสามารถในการปฏิบัติตามขั้นตอนก่อนที่แพทย์ที่ไม่สามารถทำได้จะเป็นอันตรายต่อผู้ป่วย
ประโยชน์เช่นปรับปรุงจริยธรรมในการปฏิบัติงานทางการแพทย์ การฝึกอบรมที่ไม่มีความเสี่ยงที่ได้รับจากการผ่าตัดเสมือนช่วยป้องกันการทุจริตต่อหน้าที่และอุบัติเหตุในการผ่าตัด นอกจากนี้ยังช่วยลดความจำเป็นสำหรับนักเรียนและผู้เชี่ยวชาญในการฝึกฝนขั้นตอนเกี่ยวกับศพที่อาจได้มาโดยไร้จริยธรรม
