הרובוט דה וינצ'י לא מחליף את המנתח, הניתוח מתבצע על ידי מספר חתכים קטנים בחלל הבטן, דרכם מכניסים את הזרועות של הרובוט, המנתח שיושב לצד המטופל לוקח את השליטה עליהן ומבצע בעזרתן את הניתוח. הרובוט מתרגם את תנועות הרופא וממקסם את יכולותיו.

בניתוח רגיל, המנתח מפעיל את הכלים בעצמו – באופן ידני או באמצעות לפרוסקופיה.
בניתוח רובוטי, המנתח שולט בזרועות הרובוט מתוך קונסולה ייעודית, המאפשרת תנועות עדינות ומורכבות, ראייה תלת־ממדית מוגדלת, ושליטה מדויקת במיוחד לאורך כל שלבי הניתוח.

הניתוח הרובוטי מתבצע דרך פתחים זעירים בדופן הבטן, בדומה לניתוח לפרוסקופי, ולכן גם הצלקות שנותרות קטנות יותר – מה שתורם לתוצאה אסתטית משופרת

לפי מחקרים אחרי ניתוח בעזרת דה-וינצ'י יש פחות כאבים לעומת ניתוח פתוח וזאת בעקבות פתחים קטנים של הניתוח ופעולות מדויקות של הרובוט.

מתבצעים עם הרובוט ניתוחים במגוון תחומים, כמו בכירורגיה כללית, גניקולוגיה, אורולוגיה, חזה, אא"ג.
ובפרט ניתוחי מעי ורקטום.