Das da Vinci Operationssystem besteht aus einer Steuerkonsole, einer Recheneinheit und einer Patienteneinheit. An der Steuerkonsole, an der der Operateur sitzt, kann der Chirurg in entspannter Haltung auch über mehrere Stunden dauernde Operationen präzise und ermüdungsarm durchführen. Die Steuerbefehle werden durch die zentrale Recheneinheit an die besonders beweglichen Instrumente weitergeleitet, die dabei mit geringsten Platzverhältnissen auskommen und so das gesunde Gewebe um den Operationsort nicht verletzen. Die Patienteneinheit besitzt vier Roboterarme, die am Patienten angebracht werden, über die feine Instrumente unter dreidimensionaler Sicht völlig zitterfrei durch die Hand des Operateurs an der Steuerkonsole bewegt werden. Alle Aktionen erfolgen in Echtzeit mit einem Bewegungsausmaß der Instrumente, das der menschlichen Hand deutlich überlegen ist. Dies nennt man „Master-Slave-Prinzip“.
Dadurch können auch komplexe chirurgische Eingriffe mit höchster Präzision, Sicherheit und Qualität ausgeführt werden, die mit der menschlichen Hand alleine nicht mehr möglich sind. Millimetergenaue Schnitte können für den Patienten noch schonender und äußerst präzise durchgeführt werden. Alle Bewegungen, die die Robotikeinheit ausführt, werden zu jeder Zeit durch die Hand des Operateurs gesteuert. Der da Vinci kann keine Operation eigenständig ausführen. Das heißt, die Qualifikation des an der Steuerkonsole arbeitenden Operateurs bestimmt die Qualität der Operation. Diese präzise Technik übersetzt sich in niedrigere Wundinfektionsraten, eine raschere Erholung und geringere Belastungen für den Patienten.