Das da Vinci-System setzt sich aus dem eigentlichen Roboter mit beweglichen Armen, die eine Kamera und Instrumente tragen, einer zentralen Recheneinheit und einer Operationskonsole zusammen. 

Während des Eingriffs befindet sich der Chirurg nicht wie sonst üblich direkt am Operationstisch, sondern er steuert die Operationsinstrumente mit kleinen beweglichen Joysticks von der Operationskonsole aus (Abb. 2). Dabei setzt der Roboter die manuellen Bewegungen des Operateurs zittergefiltert exakt um.

Ausser den Errungenschaften der Laparoskopie (Schlüssellochchirurgie) wie kleinere Hauschnitte, weniger Blutverlust und weniger postoperative Schmerzen sowie einer rascheren Erholung und Genesung, bietet das da Vinci-System deutliche Vorteile durch eine Verbesserung des Bewegungsumfangs und der Bewegungspräzision der Instrumente. Im Gegensatz zu laparoskopischen Instrumenten, die in der Bewegungsfreiheit eingeschränkt sind, haben die Instrumente des da Vinci Gelenke, so dass diese in alle Raumrichtungen gedreht werden können mit den gleichen Freiheitsgraden wie eine menschliche Hand. Die Steuerung ist sehr intuitiv, sodass sich nach kurzer Zeit das Gefühl einstellt, Hände und Instrumente verschmelzen miteinander. 

Die Bewegungsfreiheit der Roboterarme mit den ausgefeilten Instrumenten sowie die hochauflösende 3D-Sicht mit bis zu 10-facher Vergrösserung des Operationsgebietes lässt wichtige Strukturen besser erkennen. So können bei der vollständigen Prostataentfernung bei Prostatakrebs Nervenbahnen, welche die Potenz und die Schliessmuskelfunktion der Blase betreffen, besser geschont werden.