外科医生借助显微镜对较小的组织进行精细的手术，时间并不很久。虽然生物学、组织学或病理学工作者早已应用显微镜对一些细微结构进行解剖或观察，但应用在外科手术操作上，最早要算耳鼻喉科医生了。自20世纪20年代以来，耳鼻喉科医生借助显微镜进行手术，直到70年代初期，医生们才对显微外科有了更深入的了解。
一批美国医生的中国之行，加快了显微外科研究的进展。这些美国医生观察了中国医生在许多手术中把身体的一些部位成功地再接起来。他们返回美国后，用更小的器械和功率更高的显微镜来进行实验，很快了解到，缝合显微血管，最好不用反手进针或用手指打结，也不可用镊子交叉打结，更应避免强拉硬扯的拔针。显微外科医生，最好能练习在显微镜下左右手都能持针、拿镊、用剪，并能缝合打结。经过这样反复的训练，就能使显微镜下的操作，既像精密的镶嵌，又如灵巧的琢雕，得心应手，顺势自如，显微手术的成功率将会大大提高。
目前，显微手术在外科领域中已广泛开展，总的来说有两方面：首先用于为各种带血管游离组织的移植，包括肌肉、骨、关节、皮肤和皮下脂肪的移植；其次在临床各科的开展，包括心血管外科、脑外科、泌尿外科、妇产科和淋巴管外科等方面。
神经修复也许是显微外科中最激动人心的新发展。在这方面，美国国立卫生研究院的德麦迪纳切利博士领导的一个研究小组工作出色，他们把神经末端冰冻，用细胞内部的同样化学物质使它们保持湿润，在它们覆盖着这些化学物质时再把它们连接起来。在一次实验中，研究人员切断了13只老鼠的大腿神经，然后用新方法把神经重新连接起来。所有这些老鼠在一个月内便可以重新爬行，修复的神经也看不出被切割的痕迹。
临床上，颅内动脉瘤被医生们喻之为脑内“定时炸弹”，一旦破裂，往往在数秒钟内致人于死地。以往多采用保守治疗，等到病人出血症状得以控制或稳定后再进行手术治疗，但疗效很差，病人往往过不了保守治疗期便会死亡。上海的神经外科医生们突破常规，对出血期的颅内动脉瘤大胆进行早期手术治疗。他们通过显微外科技术，细致快速地将动脉瘤从充满血凝块的脑池和盘根错节的血管中分离出来，一次夹闭成功，并顺利地将巨大动脉瘤一举切除。
在显微外科手术方面，外科医生做的手术越来越复杂，如对手臂、手指、甚至头皮进行再植。亚特兰大艾默里大学整形外科副教授罗德 ·纳海博士，就曾为一个因工伤失去了一只手指的工人做再植手术，他用从这个工人两只腿上各取下的一个脚趾再植成一个拇指和一个小指，并使其具有手的功能。手术后，这个工人能拿餐叉、梳头发，并能胜任简单的工作。世界各地的一些医生成功地使用显微手术使一些男女恢复了生育能力。如果妇女的法罗匹氏管被堵塞，卵子便无法从卵巢输入子宫，但医生们可以把堵塞的部分切除，把管子重新接好；为了恢复男性的生殖功能，医生们也可以把从睾丸输送精子的输精管重新连接起来。据说，这种方法的成功率达80%以上。
目前，应用显微外科技术已能缝合1毫米的微血管。断肢低温缺血长达56小时仍能再植成活。随着现代科技的发展，电子计算机在显微外科的应用已开始起步，应用内容主要是图像识别、手术设计、手术预测等。
展望未来，科学家们雄心勃勃。中国工程院院士、上海医科大学手外科研究所所长顾玉东教授预言，21世纪显微外科将会全面发展，应用显微外科技术开展实验外科、胎儿外科（特别是异体移植）并与高新技术紧密结合必将改造整个医学。因此，毫不夸张地说，显微外科将是21世纪医学的主旋律。
光明日报