虛擬現實技術自誕生以來，研究人員就一直在探求和實踐其在醫療領域內的運用。1993年，Helsel與Doherty對全世界范圍內已經進行的805項VR研究項目作了統計，結果表明：VR在娛樂、教育及藝術方面的應用占據主流，達21.4％，其次是軍事與航空達12.7％，醫學方面達6.13％……2003年，虛擬現實技術在世界范圍內價值近430億美元，較2002年增長了9.8%，醫學和生物技術領域通過虛擬技術創造了87億美元。 虛擬現實利用特定的交互工具(輸入設備，如感傳手套和視頻目鏡)模擬真實操作中的軟硬件環境，用戶在操作過程中有身臨其境的感覺，可以廣泛的應用于手術培訓、手術預演、臨床診斷、遠程干預、醫學教學等各個環節，給醫院和醫生帶來實實在在的豐厚回報。

1、手術培訓
80%的手術失誤是人為因素引起的，因此手術訓練極其重要。未來的手術醫生在真正走向手術臺前，需進行大量精細的訓練。而虛擬現實系統可提供理想的培訓平臺，受訓醫生觀察高分辨率三維人體圖像，并通過觸覺工作臺摸擬觸覺，讓受訓者在切割組織時感受到器械的壓力，使手術者操作的感覺就像在真實的人體上手術一樣。既不會對病人造成生命危險，又可以重現高風險、低概率的手術病例，可供培訓對象反復練習。在虛擬手術后系統還可通過對切口的壓力與角度、組織損害及其他指標的準確測定，監測受訓練者手術操作技術的進步。

2、手術預演
虛擬現實技術可用病人的實際數據產生虛擬圖像，在計算機中建立一個模擬環境，醫生借助虛擬環境中的信息進行手術預演，以合理、定量制的制定手術方案，對于選擇最佳手術路徑、減小手術損傷、減少對臨近組織損害、提高腫瘤定位精度、執行復雜外科手術和提高手術成功率等具有十分重要的意義。虛擬手術系統可以預演手術的整個過程以便事先發現手術中問題。虛擬手術系統能夠使得醫生能夠依靠術前獲得的醫學影像信息，建立三維模型，在計算機建立的虛擬的環境中設計手術過程，進刀的部位、角度、提高手術的成功率。

3、術中導航
“介入治療是在手術過程中進行熒光透視法、超聲、MR下，在圖象的引導下進行定位。而虛擬手術的手術導航無須在介入環境下，將計算機處理的三維模型與實際手術進行定位匹配，使得醫生看到的圖象既有實際圖象，又疊加了圖形，屬于計算機增強現實。如手術使用了第二種成像手段，例如內窺鏡，則將實時觀測的圖象與術前CT或MRI進行匹配定位融合，對齊兩個坐標系并顯示為圖形，引導醫生進行手術。”

4、臨床診斷
利用三維重構技術開發的純軟件醫學虛擬現實已經開發出許多虛擬內窺鏡的軟件，可以使醫生的視線在病人體內甚至毛細血管中自由航行。這種動態的現實顯示對臨床診斷具有無比珍貴的價值。

5、遠程干預
世界上首例實驗性遠程手術已經在1999年成功地進行。虛擬手術與遠程干預將能夠在手術室中的外科醫生能實時地獲得遠程專家的交互式會診。交互工具可以使顧問醫生把靶點投影于患者身上來幫助指導主刀外科醫生的操作，甚或通過遙控幫助操縱儀器。這能使專家們技能的發揮不受空間距離的限制。