传统的腹腔镜手术中存在技术难题。例如腹腔镜低位直肠切除术，由于患者骨盆内缺乏空间，手术区域比较小，腹腔镜摄像机的视野也常常受到烧灼器械的烟雾的阻碍，外科医生在手术操作区域的良好视野通常取决于摄像助理的技能，等等，这些技术操作上的难题，一定程度上，可以通过机器人技术来克服。
目前唯一可用的机器人系统是达芬奇手术系统。该系统包括一个控制台，以及带有三个或四个机器人手臂的机器人手推车。它靠近患者，与外科医生在操作时坐在一起，手术时连接到机器人臂的各种器械通过小切口插入患者体内。控制台通过安装在其中一个机械臂上的立体内窥镜提供操作区域的放大的高清三维视图，其视野和视角是可调节的。
外科医生在控制台处操纵双指操纵杆(手指和手腕运动)，同时通过视觉系统观察手术区域。外科医生的手的运动通过机器人传递到机器人手臂，从而在手术区域内进行手术器械的等效但缩放的运动。所有这些都增加了外科医生的舒适度并减轻了疲劳。
研究证明，达芬奇系统似乎能够克服腹腔镜直肠切除术的许多问题，其中就包括骨盆狭窄空间。并且这个优势已经成为机器人根治性前列腺切除术的具体优势。科学家们认为，机器人系统提供的出色的人体工程学和精确解剖也可以用于结肠直肠手术、血管结扎。
同时，在过去30年中，直肠癌手术最重要的进展是全直肠系膜切除术(TME)的发展、肯定和标准化。TME与局部复发率降低至<10%并且在某些系列中提高了生存率。TME旨在通过其直肠脂肪完全去除直肠，同时保持直肠系膜筋膜的完整性并保留自主神经。
近些年来，在欧美等发达国家，治疗直肠癌的中心和外科医生已经尝试机器人TME。相对传统开放手术，也就是开腹手术，腹腔镜直肠癌微创TME是可行的，在肿瘤学上是安全的，并且在疼痛控制、肠功能恢复、住院时间和恢复的时间方面，能看到更好的结果。
但由于已发表的相关研究很小，也缺乏关于机器人手术潜在益处的可用数据，该技术如今仍未能广泛应用于直肠手术。
而欧洲内镜外科协会最近的指南则建议，此类手术只应该由高容量中心的专家外科医生和选定的患者进行；如果满足这些条件，腹腔镜手术可以成为传统开放手术的可接受的替代治疗选择。
此外，机器人的购买和维护的成本很高。与腹腔镜手术相比，机器人手术费用更昂贵。但同时也有研究表明，机器人胃旁路手术比同等的腹腔镜手术和开放手术便宜。
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