Medicīnā mikroķirurģija attiecas uz vairākām ķirurģiskām metodēm, kurās tiek izmantots ķirurģiskais mikroskops. Šīs metodes tagad izmanto lielākajā daļā ķirurģijas nozaru, tostarp plastiskā ķirurģija, ginekoloģiskā ķirurģija, ortopēdiskā ķirurģija, bērnu ķirurģija un sejas žokļu ķirurģija. Visizplatītākie lietojumi ir tie, kur nepieciešama audu rekonstrukcija, jo mikroķirurģijas instrumenti ļauj ķirurgam piestiprināt vai atkārtoti piestiprināt orgānus, audus un ādas gabalus. Mikroskopi, ko ķirurgs izmanto rekonstruktīvās mikroķirurģijas laikā, kopā ar miniatūriem instrumentiem, kurus dažreiz darbina datori, ļaujot izlīdzināt un salabot sīkus nervus un asinsvadus.
Lāzera mikroķirurģija ir īpašs ķirurģijas veids, kas ietver mikroskopa izmantošanu kopā ar lāzeru. Lāzers ļauj ķirurgam izmantot mazāk invazīvu pieeju. Šāda veida operācija dažkārt ļauj ķirurgam salabot orgānus vai noņemt vēža masas bez nepieciešamības veikt fiziskus iegriezumus.
Endoskopiskajā mikroķirurģijā mikroskops tiek uzstādīts uz instrumenta, ko sauc par endoskopu. Endoskops ir elastīga vai dažreiz stingra caurule, kas tiek ievietota ķermenī caur dabisku atveri vai griezumu. Ja endoskopa ievietošanai tiek izmantots griezums, šāda veida procedūrām dažreiz tiek lietots termins atslēgas cauruma ķirurģija. Endoskops nodrošina gaismas avotu un līdzekli attēlu pārsūtīšanai atpakaļ caur cauruli, lai ķirurgs varētu to skatīt caur okulāru vai video ekrānā. Pēc tam ķirurgs var veikt dažādus ķirurģiskus procesus, endoskopa kanālā ievietojot skalpeļus, lāzerus vai citus instrumentus.
Ir daudz pielietojumu mikroskopu izmantošanai endoskopiskajā ķirurģijā, tostarp zarnu, plaušu, auss kanāla un dzemdes ārstēšanai sievietēm. Transanālā endoskopiskā mikroķirurģija (TEM) ir ķirurģiskas pieejas piemērs, ko veiksmīgi izmanto taisnās zarnas bojājumu ārstēšanai. Agrāk šāda veida operācijas bija jāveic, izmantojot plašus vēdera griezumus. Dažas rokas mikroķirurģijas formas izmanto arī endoskopu.
Jostas ķirurģija ir vēl viena joma, kurā pacienti var gūt lielu labumu no mikroskopu un sīku instrumentu izmantošanas. Regulāra jostasvietas operācija parasti ietver lielu griezumu, kura dziedināšana prasa ilgu laiku. Jostas daļas mikroķirurģija ļauj ķirurgam veikt ļoti mazu griezumu un veikt delikātas operācijas, piemēram, kaula vai mugurkaula diska bojāto daļu noņemšanu.