Kada liječnik ne može postaviti konačnu dijagnozu za pacijenta, može izvesti eksploratornu operaciju. Ako pacijent pati od zdravstvenih problema koji se ne mogu dijagnosticirati, istraživačka kirurgija uključivat će otvaranje dijela tijela kako bi se istražili tragovi. Ovi se postupci mogu koristiti za dijagnosticiranje raka, sportskih ozljeda ili unutarnjih ozljeda pretrpljenih u nesrećama kao što su automobilske nesreće.
Jedna vrsta eksplorativne operacije koja se izvodi kamerom poznata je kao laparoskopska kirurgija. Kamera se može umetnuti u abdomen, područje zdjelice ili drugu regiju, omogućujući kirurzima da bolje vide bolest ili traumu. Kirurg također može izvesti istraživačku operaciju na pacijentu koji je zadobio ozljede koje su rezultirale unutarnjim krvarenjem ili hematomom. U nekim slučajevima može biti potrebna eksploratorna operacija na nerođenom djetetu ako se sumnja na deformitet ili drugo stanje opasno po život.
Možda je najčešća vrsta eksplorativne operacije ona koja se izvodi na pacijentima s rakom. To može biti od pomoći liječnicima da provjere recidiv tumora raka, čak i nakon što je pacijent primio terapiju zračenjem.
Istraživačka operacija za stanje poznato kao endometrioza može se izvesti na ženama u reproduktivnoj dobi. Laparoskopska kirurgija endometrioze omogućuje kirurgu pregled područja zdjelice kako bi potražio ciste ili druge probleme. Endometrioza može spriječiti žene da zatrudne, a istraživačka operacija za provjeru i poništavanje ovog stanja može pomoći nekim ženama da zatrudne.
Iako uporaba magnetske rezonancije (MRI) može omogućiti liječnicima postavljanje točne dijagnoze, postoje slučajevi u kojima magnetna rezonanca možda neće otkriti određene tumore ili druge probleme. Neki pojedinci koji su pretrpjeli ozljede koljena mogu se odlučiti na eksplorativnu operaciju kada MRI ne može otkriti suze koje bi mogle uzrokovati bol i nepokretnost. Ova vrsta operacije također se može izvesti na pacijentima s ozljedama ramena. Tijekom operacije, kirurg može popraviti puknuće tetiva ili tkiva.
Kirurzi često izvode istraživačke operacije na profesionalnim sportašima. To obično uključuje operaciju za otkrivanje problema koji uključuju zglobove, mišiće, tetive i tkiva. Laktovi, zapešća i koljena česta su područja ozljeda za one koji se bave sportom i možda će trebati operaciju kako bi se točno dijagnosticirao problem.
Kada dijete proguta strani predmet koji se zaglavi u probavnom traktu, mogu se pojaviti ozbiljne komplikacije. U takvom slučaju kirurg može izvesti istražnu operaciju kako bi provjerio ima li crijevnih opstrukcija. Operacija je općenito posljednje sredstvo kada ultrazvuk ne daje konačnu dijagnozu.