Medicinska proširena stvarnost kombinira stvarne i virtualne trodimenzionalne slike kako bi pomogla u medicinskim postupcima ili obrazovanju. Najčešće se koriste tehnologije proširene stvarnosti kako bi liječnicima pružili slike unutrašnjosti pacijentovog tijela za upotrebu u kirurgiji. Iste ili slične tehnologije studentima medicine omogućuju vježbanje postupaka na lutkama ili leševima. Drugi tip pomaže samim pacijentima da vizualiziraju što se događa u njihovim tijelima.
Minimalno invazivne kirurške tehnike omogućuju liječnicima izvođenje operacije bez velikih rezova. Medicinska proširena stvarnost bitan je alat koji omogućuje da se to dogodi. Često se pacijentovi rezultati magnetske rezonancije (MRI), ultrazvuk ili drugi trodimenzionalni zapisi kombiniraju sa slikama kirurgovih radnji u stvarnom vremenu. Kombinirane slike mogu se vidjeti putem zaslona na glavi (HMD), koji kirurg nosi kako bi oponašao prirodan vid.
Studenti medicine ili kirurški pripravnici mogu koristiti medicinsku proširenu stvarnost za prakticiranje kirurških tehnika. Tehnologija za to je uglavnom ista kao i kod minimalno invazivne kirurgije. Umjesto stvarnog kartona pacijenta, međutim, student može vježbati korištenjem lutke s generičkim slikama unutrašnjosti nečijeg tijela. Učenik bi tada mogao manipulirati virtualnim slikama kako bi pružio vrlo točnu simulaciju izvođenja stvarnih operacija. Za još veću sličnost, isto se može učiniti i pomoću leša umjesto lutke.
Budući da medicinska proširena stvarnost može pružiti tako detaljnu, živopisnu sliku unutrašnjosti nečijeg tijela, također se može koristiti za pomoć u edukaciji pacijenata. Osoba bi, na primjer, mogla stajati ispred ekrana koji bi pružao slike mišića, kostura ili drugih zahvaćenih sustava u tijelu. Ova se slika može pomaknuti kada se osoba kreće ili kao odgovor na liječničku manipulaciju. Liječnik može koristiti ove slike kako bi pomogao pacijentima da shvate što se događa u njihovom tijelu i što treba učiniti kako bi se problemi ispravili. Ova tehnologija služi funkciji sličnoj modelu zgloba koljena, na primjer, ali s većom interaktivnošću.
Područje medicinske proširene stvarnosti još uvijek raste. Predložene su i druge upotrebe istih tehnologija, ali nisu bile implementirane od 2011. Na primjer, moglo bi biti moguće izraditi softver HMD, koji će liječnicima omogućiti da na prvi pogled vide cjelokupnu medicinsku povijest pacijenta tako što će naslagati slike prethodnih ozljede ili bolesti na tijelu bolesnika.