Otolarinqoloqlar mikrocərrahi üsullardan istifadə edən ilk həkimlərdir. İsveçli otorinolarinqoloq Karl-Olof Siggesson Nilén (1892-1978) mikrocərrahiyyənin banisi sayılır. 1921-ci ildə Stokholm Universitetində o, ilk cərrahi mikroskopu - dəyişdirilmiş monokulyar Brinell-Leitz mikroskopunu yaratdı. Əvvəlcə heyvanlarda əməliyyatlar üçün istifadə etdi. Həmin ilin noyabrında o, xroniki otit olan xəstəni əməliyyat etmək üçün ondan istifadə etdi. Tezliklə Nilenin mikroskopu 1922-ci ildə həmkarı Qunnar Holmqren (1875-1954) tərəfindən hazırlanmış binokulyar mikroskopla əvəz olundu. Sonra Nilenin mikroskopu 1922-ci ildə həmkarı Qunnar Holmqren (1875–1954) tərəfindən hazırlanmış binokulyar mikroskopla əvəz olundu.

Bu gün neyrocərrahlar öz əməliyyatlarında mikroskoplardan istifadə etməkdən böyük qürur duyurlar. Lakin bu, həmişə belə olmayıb: bir çox nüfuzlu mərkəzlər bu ideyanı qəbul etmirdilər və o, nisbi təcrid olunmuş şəkildə inkişaf etdirilməli idi.

Cərrahi mikroskopdan istifadə edən ilk neyrocərrah türk mühacir Qazi Yaşargil olmuşdur. 1967-ci ildə Sürixdə Yaşargil öz yeni ixtiralarının klinik tətbiqlərini kəşf etməyə başladı. Mövzu ilə bağlı nəşrlər: "Mikrodamar cərrahiyyəsi" və "Neyrocərrahiyyəyə tətbiq edilən mikrocərrahiyyə" ona beynəlxalq tanınma gətirdi. Onun mikrocərrahiyyə ilə bağlı çoxillik təcrübəsi “Mikroneyrocərrahiyyə” adlı dörd cildlik dərslikdə ümumiləşdirilmişdir.

Mikrocərrahiyyəni populyarlaşdıran üsul və texnologiyaların inkişafı 1960-cı illərin əvvəllərində başlamış və tibbin digər sahələrinə də yayılmışdır. Qan damarlarını bərpa etmək üçün mikroskopdan istifadə edilən ilk mikrovaskulyar əməliyyat 1960-cı ildə Vermont Universitetinin damar cərrahı Julius H. Jacobson II tərəfindən təsvir edilmişdir. Əməliyyat mikroskopundan istifadə edərək, ölçüsü 1,4-ə mm. qədər olan damarların birləşməsini tamamladı və terminini təqdim etdi.

Louisville Universitetində əl üzrə cərrahlar Harold Kleinert və Mort Kasdan 1963-cü ildə barmaqların qismən amputasiyasının ilk revaskulyarizasiyasını həyata keçirdilər.

Sərbəst toxuma transplantasiyası mikrocərrahiyyədə istifadə edilən cərrahi rekonstruktiv prosedurdur. "Donor" toxumasının bir hissəsi seçilir, onu tədarük edən arteriya və venada təcrid edilir; bu toxuma adətən bir neçə toxuma növünün (məsələn, dəri, əzələ, yağ, sümük) qarışığıdır.

Ümumi donor bölgələrə qarın əzələsi, kürək əzələsi, baldırın arxa hissəsi, çiyin sümüyü və dərisi və qolun yan səthinin dərisi daxildir.

Replantasiya bədəndən tamamilə kəsilmiş bədən hissəsinin (məsələn, barmaq, əl və ya ayaq barmağı kimi) cərrahi yolla birləşdirilməsi. Barmaqlar və baş barmaqlar ən çox yayılmışdır, lakin qulaq, baş dərisi, burun, üz, qol və penisin hamısı replantasiya edilir. Ümumiyyətlə replantasiya arteriyalar və venalar vasitəsilə qan axınının bərpasını, sümük skeletinin bərpasını və tələb olunduqda vətərləri və sinirləri birləşdirməyi əhatə edir.

Robert Malt və Çarlz Makhann 1964-cü ildə mikrovaskulyar vasitələrlə insanın iki yuxarı ətrafının ilk replantasiyasını, 1962-ci ildə Bostonda qatar zədəsindən sonra uşaqda ilk qolu replantasiya etdiyini bildirdi.

Mikrocərrahi üsullar transplantasiyanın immunoloji tədqiqatlarının inkişafında mühüm rol oynamışdır, çünki bu, transplantasiya tədqiqatları üçün daha uyğun olan gəmirici modellərdən istifadə etməyə imkan vermişdir. Tətbiq edilməzdən əvvəl, damarsız olması ilə məhdudlaşan dəri transplantasiyası modelindən istifadə edərək gəmiricilərdə transplant immunologiyası öyrənilmişdir. Beləliklə mikrocərrahiyyə — cərrahiyyə və transplant immunoloji tədqiqatlar arasında əlaqəni təmsil edir.

Mikrocərrahiyyə insanlar üzərində həyata keçiriləcək yeni transplantasiya üsullarının inkişafı üçün vacibdir. Bundan əlavə, kliniki orqan transplantasiyasında kiçik arteriyaların rekonstruksiyasına imkan verir (məsələn, meyitdən qaraciyər transplantasiyasında köməkçi arteriyalar, böyrək transplantasiyasında qütb arteriyaları və canlı donor qaraciyər transplantasiyasında).

Mikrocərrahi müalicənin, əvvəllər qeyri-mikrocərrahi müalicələrə məruz qalmış təkrarlayan varikoselli xəstələrdə də keyfiyyətin dərəcəsini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırdığı göstərilmişdir.

Mikrocərrahiyyə sonsuzluğa səbəb olan bir neçə patoloji vəziyyətin, məsələn, uşaqlıq borusunun tıxanması, vas deferenslərin tıxanması və kişi sonsuzluğunun ən çox yayılmış səbəblərindən biri olan varikoselin müalicəsində istifadə olunur.