Il microscopio operatorio rappresenta uno strumento indispensabile in molteplici procedure chirurgiche e viene utilizzato per ingrandire, attraverso un sistema di lenti, strutture minute del campo operatorio come nervi, vasi linfatici e sanguigni, lesioni, tumori situati in profondità e non facilmente trattabili. Trova applicazione in settori quali la neurochirurgia, la chirurgia vascolare, la chirurgia ricostruttiva e tubarica, nonché in oftalmologia, otorinolaringoiatria, odontoiatria e per tutti gli interventi di microchirurgia.

Il microscopio operatorio è del tutto simile ai microscopi ottici da laboratorio, ma rispetto a questi è fornito di dispositivi particolari che ne permettono l'uso in ambiente chirurgico (illuminazione speciale, ampiezza del campo visivo, tubi oculari inclinati). L'apparecchiatura è costituita dal microscopio operatorio propriamente detto, cui si aggiunge usualmente una struttura di supporto che può essere mobile oppure fissa (quest'ultima applicata al muro o al soffitto).

All'interno del tubo del microscopio, un regolatore d'ingrandimenti e un tamburo con una coppia di lenti permettono che la rotazione di quest'ultimo produca diversi ingrandimenti senza che sia alterata la distanza di lavoro o il fuoco. Il rapporto tra il valore più alto e quello più basso dell'ingrandimento sul tamburo si chiama rapporto d'ingrandimento. Quando una procedura richiede un diverso range di ingrandimenti, l'operatore sostituisce l'obiettivo e i tubi oculari con altri di maggiore o minore capacità. Il sistema di lenti comprende le lenti oculari, le lenti di ingrandimento e gli obiettivi. Tipicamente, l'ingrandimento di un microscopio operatorio varia dalle 8 alle 20 volte.

Esistono due tipi di tubi oculari, dritti o inclinati. I tubi dritti sono coassiali al corpo del tubo e all'asse di osservazione, mentre i tubi inclinati sono montati in maniera tale che quando il microscopio operatorio è inclinato lateralmente, i tubi possano essere raddrizzati, permettendo quindi una perfetta visione anche nelle più difficili posizioni di osservazione.

Gli obiettivi sono classificati in base alla distanza di lavoro, determinata dalla lunghezza focale (ossia la distanza tra le lenti dell'obiettivo e il punto dove convergono i raggi incidenti):

• da 175 a 200 mm per esami ambulatoriali e oftalmologici;
• da 200 a 250 mm per chirurgia plastica, orale e otorinologia;
• da 250 a 375 mm per interventi di otorinolaringoiatria, ginecologia, neurologia e chirurgia vascolare.

Durante l'uso dello strumento, la luce proveniente da una lampada alogena, destinata a illuminare il campo operatorio, è diretta all'interno del tubo attraverso prismi o tramite cavi a fibre ottiche. Passando per le lenti dell' obiettivo e il regolatore di ingrandimenti, il raggio di luce è riflesso dal campo operatorio alle lenti e il chirurgo ha modo di vedere l'immagine dell' area su cui sta operando. Integrando lo strumento con un dispositivo detto beam-splitter (letteralmente, divisore di raggi) l'immagine può essere incanalata, mediante prismi, verso dispositivi fotografici o videoregistratori o verso il tubo oculare di un assistente o di un osservatore esterno.

Generalmente il microscopio è retto da un braccio meccanico agganciato al meccanismo di supporto.

Nei supporti mobili, la struttura portante è composta da una base, una colonna e un braccio articolato. La base, che regge l'intero sistema, è progettata in maniera da garantire un'assoluta stabilità anche con il massimo carico e con la massima estensione del braccio. La struttura dispone di un carrello su ruote, che permettono lo scorrimento dell'intera struttura all'interno della sala operatoria e il suo posizionamento in prossimità del tavolo operatorio. La struttura di supporto applicata al muro o al soffitto presenta le stesse caratteristiche funzionali di quella mobile, ma risulta particolarmente indicata quando le dimensioni della sala operatoria sono limitate. Essa, infatti, garantisce il minimo ingombro e l'ideale sfruttamento dell'area a disposizione intorno al campo operatorio, in quanto lascia libero il pavimento e rende il paziente accessibile da tutti i lati. La colonna è l'elemento che racchiude tutte le parti elettriche dello strumento. Generalmente presenta una facile accessibilità. In alcuni modelli può essere montata sulla base in due diverse posizioni, in modo che i comandi si trovino dalla parte del chirurgo oppure dalla parte dello staff operativo. L'associazione di un braccio portante con un braccio articolato di ampia estensione garantisce una stabilità assoluta. In genere nel braccio articolato è presente una molla la cui tensione può essere regolata in base al peso dell'intero corredo di microscopia.

Tutti i modelli sono facilmente utilizzabili e corredati da una vasta gamma di accessori. A tale proposito, la possibilità che alcuni modelli offrono di poter montare un secondo microscopio (posizionando sul braccio portante un ponte stereo, ottenendo così un microscopio binoculare) viene spesso sfruttata in chirurgia plastica e della mano.