虚拟现实技术自诞生以来，研究人员就一直在探求和实践其在医疗领域内的运用。1993年，Helsel与Doherty对全世界范围内已经进行的805项VR研究项目作了统计，结果表明：VR在娱乐、教育及艺术方面的应用占据主流，达21.4％，其次是军事与航空达12.7％，医学方面达6.13％……2003年，虚拟现实技术在世界范围内价值近430亿美元，较2002年增长了9.8%，医学和生物技术领域通过虚拟技术创造了87亿美元。 虚拟现实利用特定的交互工具(输入设备，如感传手套和视频目镜)模拟真实操作中的软硬件环境，用户在操作过程中有身临其境的感觉，可以广泛的应用于手术培训、手术预演、临床诊断、远程干预、医学教学等各个环节，给医院和医生带来实实在在的丰厚回报。
1、手术培训
80%的手术失误是人为因素引起的，因此手术训练极其重要。未来的手术医生在真正走向手术台前，需进行大量精细的训练。而虚拟现实系统可提供理想的培训平台，受训医生观察高分辨率三维人体图像，并通过触觉工作台摸拟触觉，让受训者在切割组织时感受到器械的压力，使手术者操作的感觉就像在真实的人体上手术一样。既不会对病人造成生命危险，又可以重现高风险、低概率的手术病例，可供培训对象反复练习。在虚拟手术后系统还可通过对切口的压力与角度、组织损害及其他指标的准确测定，监测受训练者手术操作技术的进步。
2、手术预演
虚拟现实技术可用病人的实际数据产生虚拟图像，在计算机中建立一个模拟环境，医生借助虚拟环境中的信息进行手术预演，以合理、定量制的制定手术方案，对于选择最佳手术路径、减小手术损伤、减少对临近组织损害、提高肿瘤定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义。虚拟手术系统可以预演手术的整个过程以便事先发现手术中问题。虚拟手术系统能够使得医生能够依靠术前获得的医学影像信息，建立三维模型，在计算机建立的虚拟的环境中设计手术过程，进刀的部位、角度、提高手术的成功率。
3、术中导航
“介入治疗是在手术过程中进行荧光透视法、超声、MR下，在图象的引导下进行定位。而虚拟手术的手术导航无须在介入环境下，将计算机处理的三维模型与实际手术进行定位匹配，使得医生看到的图象既有实际图象，又叠加了图形，属于计算机增强现实。如手术使用了第二种成像手段，例如内窥镜，则将实时观测的图象与术前CT或MRI进行匹配定位融合，对齐两个坐标系并显示为图形，引导医生进行手术。”
4、临床诊断
利用三维重构技术开发的纯软件医学虚拟现实已经开发出许多虚拟内窥镜的软件，可以使医生的视线在病人体内甚至毛细血管中自由航行。这种动态的现实显示对临床诊断具有无比珍贵的价值。
5、远程干预
世界上首例实验性远程手术已经在1999年成功地进行。虚拟手术与远程干预将能够在手术室中的外科医生能实时地获得远程专家的交互式会诊。交互工具可以使顾问医生把靶点投影于患者身上来帮助指导主刀外科医生的操作，甚或通过遥控帮助操纵仪器。这能使专家们技能的发挥不受空间距离的限制。