显微操作（micromanipulation）是指在光学显微镜或解剖镜的可见视野内，操作者一边观察一边使用微玻璃针、解剖刀、吸量管等器具，进行手术、解剖、注射等实验操作。由于最初用于微小生物体的结构解剖，故又称显微手术。
为了运用上述各器具，而采用显微解剖器。显微解剖器有三种类型，即利用金属弹性的Chamber型、利用螺丝的Peterh型和利用流体弹性的De Fonbrun型。
采用显微操作已取得许多实验成果，如分离出微生物或孢子或培养细胞，进行单细胞培养；对生长点等施以显微手术，对其进行功能的研究；插入微电极，进行细胞·细胞间的电位差测量；将细胞核等细胞器进行摘除或移入而进行的生理学或遗传学的实验等。
显微操作的特点是直观、定位准确并可进行稳定的三维操作。它使各类手术操作的度量水平比在肉眼和徒手条件下的操作提高了成百至上千倍。显微镜的高分辨率加上显微工具及其三维驱动装置以及微量注射液压装置等的高精密度，使显微操作可达到很高的准确度。
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