การผ่าตัดโดยใช้แขนกลหุ่นยนต์ที่เรียกว่าดาวินชี (robotic–assisted da Vinci surgery) เป็นการนำเทคโนโลยีหุ่นยนต์มาช่วยในการผ่าตัดภายใต้การควบคุมของแพทย์ โดยระบบของดาวินชีมีองค์ประกอบหลักๆ ดังนี้คือ

• กล้องที่ให้ภาพขยายแบบ 3 มิติที่มีความลึกและคมชัด แพทย์จึงสามารถมองเห็นรายละเอียดต่างๆ ของอวัยวะภายในร่างกาย รวมถึงเนื้อเยื่อและเส้นประสาทได้อย่างชัดเจน
• ชุดควบคุมหรือสั่งการ (console) เป็นตำแหน่งที่ศัลยแพทย์นั่งควบคุมการผ่าตัดผ่านจอภาพ 3 มิติ โดยที่นั่งออกแบบตามหลักการยศาสตร์ (ergonomics) เพื่อให้เหมาะสมกับการทำงานของแพทย์
• มือกล (wristed instruments) สามารถหมุนและโค้งงอเครื่องมือได้ถึงเจ็ดทิศทาง ขณะที่เครื่องมือในการผ่าตัดส่องกล้องธรรมดาสามารถหมุนได้เพียงสี่ทิศทาง จึงให้การเคลื่อนไหวอย่างอิสระมากกว่ามือมนุษย์ ทั้งยังมีความแม่นยำอย่างมากเนื่องจากมีการตรวจจับความสั่นด้วยเทคโนโลยีล้ำสมัย
• เตียงผู้ป่วย (patient-side cart) ออกแบบเป็นพิเศษสำหรับการทำงานของระบบดาวินชีโดยเฉพาะ

สำหรับการนำเครื่องมือต่างๆ เข้าสู่ร่างกายนั้น จะทำผ่านรูเล็กๆ ห้าจุดที่เจาะเข้าทางหน้าท้องบริเวณใกล้สะดือ โดยศัลยแพทย์จะนั่งประจำที่ console เพื่อทำการผ่าตัดผ่านจอภาพซึ่งระบบจะถ่ายทอดสัญญาณการเคลื่อนไหวจากมือศัลยแพทย์ไปยังแขนกลขนาดจิ๋วที่กำลังผ่าตัดอยู่ภายในร่างกายของผู้ป่วย

ทั้งนี้ แขนกลของระบบดาวินชีมีด้วยกัน 4 แขน แขนที่1 ใช้ในการถือกล้องขยายภาพ 3 มิติเพื่อส่งภาพอวัยวะภายในของผู้ป่วยออกมายังมอนิเตอร์ ขณะที่แขนที่ 2 และ 3 ช่วยในการตัด ผูก ตลอดจนเย็บเนื้อเยื่อ ส่วนแขนที่ 4 ทำหน้าที่ดึงรั้งเนื้อเยื่อเพื่อช่วยในการผ่าตัด