เครื่องมือผ่าตัดส่องกล้องทางการแพทย์ประยุกต์อุปกรณ์ทางการแพทย์อเนกประสงค์เหล่านี้มักถูกสอดเข้าไปในผู้ป่วยผ่าตัดผ่านท่อกลวงที่เรียกว่า โทรคาร์ (trocar) โทรคาร์สำหรับการผ่าตัดผ่านกล้องทางการแพทย์ประยุกต์นั้นมีหน้าที่ในการสอดใส่ส่วนประกอบพื้นฐานสามอย่าง ได้แก่ แสงสว่าง กล้องส่องตรวจ และเครื่องมือผ่าตัด โทรคาร์สำหรับการผ่าตัดผ่านกล้องทางการแพทย์ประยุกต์ขนาดเล็กสามารถรองรับส่วนประกอบเหล่านี้ได้สามอย่างหรือมากกว่านั้นในอุปกรณ์ผ่าตัดชิ้นเดียว

การผ่าตัดผ่านกล้องช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถทำการผ่าตัดได้โดยไม่ต้องผ่าตัด แม้ว่าสิทธิบัตรสำหรับเข็มเจาะช่องท้องจะได้รับการบันทึกไว้ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ก็ตาม เนื่องจากเดิมทีการใช้เข็มเจาะช่องท้องทางการแพทย์นั้นมีจุดประสงค์หลักเพื่อลดแรงดันของของเหลวหรือก๊าซที่สะสมอยู่ในร่างกาย และมีการคาดการณ์ว่าเครื่องมือนี้อาจมีการใช้งานมานานหลายพันปีแล้วในแง่ของหลักการ แม้ว่าจะไม่ได้มีการพัฒนาที่ซับซ้อนเท่านี้ก็ตาม อุปกรณ์เจาะปลายแหลมซึ่งตั้งชื่อตามด้านทั้งสามของรูปสามเหลี่ยมที่มันตั้งอยู่ ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในปี 1905 เพื่อตรวจดูภายในร่างกายของสุนัข ไม่กี่ปีต่อมา การนำมาใช้ในการผ่าตัดในมนุษย์ได้นำไปสู่ยุคใหม่ของวงการแพทย์ นั่นคือการซ่อมแซมบาดเจ็บภายในโดยไม่ต้องผ่าตัด เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ได้ย่อส่วนส่วนประกอบเหล่านี้ลงในเครื่องมือผ่าตัดส่องกล้องทางการแพทย์ที่นำมาใช้ในปัจจุบัน เช่น เครื่องมือส่องกล้องผ่าตัดส่องกล้องรุ่นแรกๆ นั้นค่อนข้างหยาบเมื่อเทียบกับเครื่องมือรุ่นแรกๆ ศัลยแพทย์ต้องจ้องมองอุปกรณ์ตรวจสอบด้วยกล้องแบบแกนตรงที่ทำจากเลนส์แก้วที่พร่ามัว เข้าไปในห้องมืดที่มองเห็นได้ยากด้วยแสงสลัว นำกล้องส่องกล้องไปยังเป้าหมายการผ่าตัดโดยตรง และใช้หลอดฮาโลเจนหรือซีนอนส่องสว่าง เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ยังย่อส่วนส่วนประกอบเหล่านี้ลง การย่อส่วนยังถูกนำมาใช้ในการออกแบบเครื่องมือผ่าตัดต่างๆ เช่น กรรไกร เครื่องมือถ่างเนื้อเยื่อ และเครื่องเย็บแผล ซึ่งสามารถติดหรือใส่เข้าไปในเครื่องมือส่องกล้องผ่าตัดส่องกล้องได้ง่าย เครื่องมือส่องกล้องผ่าตัดส่องกล้องเองก็ไม่เพียงแต่ย่อส่วนลงเท่านั้น แต่ยังมีดีไซน์การใช้งานที่ล้ำหน้า เช่นเดียวกับเข็มฉีดยาโลหะยาวๆ พวกมันไม่ได้มีรูปทรงสามเหลี่ยมและไม่มีปลายแหลมอีกต่อไป ส่วนใหญ่มีท่อสำหรับล้างและดูด การควบคุมด้วยนิ้วหัวแม่มือและนิ้วชี้ช่วยให้สามารถควบคุมเครื่องมือได้หลากหลายยิ่งขึ้น เทคนิคหนึ่งของการผ่าตัดผ่านกล้องคือการแยกอวัยวะในช่องท้องและสร้างพื้นที่ผ่าตัดที่กว้างขึ้นโดยการเติมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในช่องท้อง ดังนั้น เครื่องมือผ่าตัดผ่านกล้องทางการแพทย์จึงได้รับการออกแบบใหม่ให้เป็นเครื่องมือที่ปิดสนิทอย่างสมบูรณ์ การผ่าตัดผ่านกล้องหรือการผ่าตัดแบบเปิดในช่องท้องยังคงมีความจำเป็น แต่ปัจจุบัน เครื่องมือผ่าตัดผ่านกล้องทางการแพทย์สามารถใช้งานได้ผ่านแผลผ่าตัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.4 นิ้ว (1 ซม.) ในการผ่าตัดข้อต่อของมนุษย์ แผลผ่าตัดและการสอดเข็มเครื่องมือผ่าตัดผ่านกล้องจะมีขนาดเล็กกว่านั้นมาก ด้วยเหตุนี้ การผ่าตัดผ่านกล้องประเภทนี้จึงเรียกว่าการผ่าตัดแบบ "รูล็อค" ในทางปฏิบัติ ขั้นตอนส่วนใหญ่ต้องใช้เข็มเครื่องมือผ่าตัดผ่านกล้องหลายเล่มผ่านแผลผ่าตัดแบบรูล็อคหลายรู ขั้นตอนการผ่าตัดบางอย่างต้องใช้เครื่องมือหลายชิ้น และเครื่องมือบางชิ้นต้องใช้การควบคุมด้วยสองมือ อย่างไรก็ตาม ทั้งการย่อขนาดของเทคโนโลยีและการปรับปรุงการออกแบบ ทำให้เหล่านักศึกษาแพทย์สามารถใช้หุ่นจำลองในการฝึกผ่าตัดผ่านกล้องก่อนที่จะได้รับอนุญาตให้ทำการผ่าตัดกับผู้ป่วยจริงได้