虚拟手术的概念最早于1989年提出，即利用计算机技术来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程，在时间段上包括术前、术中、术后，在实现目的上有手术计划制定、手术排练演习、手术教学、手术技能训练、术中引导手术、远程手术、术后康复等。

在临床手术方面，虚拟手术被寄予厚望。全球各地都存在医疗资源不均衡的现象。而通过VR技术虚拟手术环境，在手术时，手术医生在一个虚拟病人环境中操作，可以控制在远处给实际病人做手术的机器人的动作，那么即使是边远地区的病人，同样可以获得经验丰富的专家的诊治，特别是一些疑难杂症。因此，在远程医疗中使用虚拟现实技术将改善当前医疗资源失衡的局面。

医生还能使用虚拟器官模型，更好地准备复杂精确的手术。术前研究虚拟模型能够让手术更精确，也能减少并发症和创伤。有时候手术过程很复杂，医生此前并没有足够的经验，这时候VR技术就能够帮助医生快速了解和掌握手术方法。除了模拟手术、术前准备之外，还可以有一个非常逼真、立体、可互动的虚拟现实。比如心脏的虚拟现实，我们可以把心脏托在手里，随时都可以转圈、打开肌肉看，甚至可以看血流，尤其对于外科医生来讲，在做手术之前，就能获得局部解剖的经验，能够有效提高手术的安全性。在生理生化方面我们可以通过VR技术模拟的场景，涉及我们肉眼看不到的一些东西，比如说化学反应、生理的改变，这种改变可以通过虚拟现实的模拟，为即将到来的手术提供更加全面的准备。又比如将血流动力学和VR融合在一起，我们甚至可以看到模拟出的血流。虚拟现实可以帮助医生判断血流可能产生的改变，还可以通过虚拟方式了解不同尺寸的支架对血流改变的影响，这些对医生制定方案来说都是非常有帮助的。还比如我们可以在3D空间里真实地还原胀气、病灶和手术路径。