• ผู้ป่วยจะได้รับการประเมินสภาพก่อนผ่าตัด โดยประมวลข้อมูลจากการซักประวัติ การตรวจร่างกาย และการส่งตรวจทางห้องปฏิบัติการเช่นเดียวกับการผ่าตัดด้วยวิธีอื่นๆ เพื่อให้มั่นใจว่ามีความพร้อมทั้งทางร่างกายและจิตใจอย่างแท้จริง
• สำหรับการเตรียมผู้ป่วยก่อนผ่าตัด จะประกอบไปด้วยการให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการให้ยาระงับความรู้สึก การดูแลหลังผ่าตัด และภาวะแทรกซ้อนที่อาจเกิดขึ้น จากนั้นจึงเป็นการเตรียมสภาพร่างกายผู้ป่วย การให้ผู้ป่วยงดน้ำและอาหาร 8 ชั่วโมงก่อนผ่าตัด และการให้ยาต้านจุลชีพเพื่อลดความเสี่ยงในการติดเชื้อ

นิ่วในถุงน้ำดี เป็นภาวะที่มีการตกตะกอนหรือตกผลึกของสารต่างๆ โดยเฉพาะคอเลสเตอรอลและบิลิรูบิน (สารให้สีในน้ำดี) สะสมรวมกันเป็นก้อนแข็งมีลักษณะคล้ายก้อนกรวด เมื่อผู้ป่วยตรวจพบนิ่วในถุงน้ำดีและมีอาการของโรค หลังจากได้รับการวินิจฉัยว่าอาการอาจเกิดจากนิ่วในถุงน้ำดี แพทย์มักแนะนำว่าควรรักษาด้วยการผ่าตัดเอาถุงน้ำดีออก เพราะนอกจากจะไม่ทำให้เกิดนิ่วซ้ำแล้ว ยังเป็นการป้องกันภาวะแทรกซ้อนรุนแรงที่อาจตามมาอีกด้วย ซึ่งภาวะแทรกซ้อนของนิ่วในถุงน้ำดีที่อาจเกิดขึ้นได้คือ
 

• อาการปวดท้องบริเวณใต้ชายโครงขวา อาจมีปวดร้าวไปที่ด้านหลัง อาจเป็นหลังมื้ออาหาร อาจมีอาการเป็นๆหายๆ อาจเกิดจากการที่ก้อนนิ่วไปอุดตันท่อของถุงน้ำดี
• ถุงน้ำดีอักเสบ จากการระคายเคืองของก้อนนิ่วต่อถุงน้ำดี มักมีอาการปวดท้องใต้ชายโครงขวา มีไข้ เมื่อมีภาวะถุงน้ำดีอักเสบ การรักษาคือการผ่าตัดทันทีที่วินิจฉัยได้ แต่ถ้าการอักเสบเกิดขึ้นมาแล้วหลายวัน การผ่าตัดอาจเป็นไปด้วยความยาก อาจจำเป็นต้องให้ยาปฏิชีวนะฉีดทางเส้นเลือดดำก่อน จนการอักเสบดีขึ้น ประมาณ 6-8 สัปดาห์ จึงจะทำการผ่าตัดตัดถุงน้ำดี
• ภาวะดีซ่าน เกิดจากการที่ก้อนนิ่วขนาดเล็กภายในถุงน้ำดีหลุดเข้าไปท่อน้ำดีทำให้เกิดการอุดตันของการไหลของน้ำดี ทำให้เกิดอาการตัวเหลืองตาเหลือง และอาจมีการอักเสบติดเชื้อของท่อน้ำดีตามมา ทำให้มีอาการปวดท้อง มีไข้ ตัวเหลืองตาเหลือง นอกจากนั้นนิ่วที่หลุดมาในท่อน้ำดี อาจทำให้เกิดภาวะตับอ่อนอักเสบเฉียบพลัน ทำให้มีอาการปวดท้องมากๆได้ ซึ่งภาวะแทรกซ้อนเหล่านี้มีความรุนแรงและจำเป็นต้องได้รับการรักษาอย่างทันท่วงที
• มีรายงานการเกิดโรคมะเร็งถุงน้ำดีที่พบร่วมกับนิ่วในถุงน้ำดีขนาดใหญ่ได้

หลังจากได้รับยาระงับความรู้สึกและใส่ท่อช่วยหายใจโดยวิสัญญีแพทย์แล้ว ผู้ป่วยจะถูกจัดให้อยู่ในท่านอนหงาย แขนกลหุ่นยนต์ที่อยู่ด้านข้างเตียงผู้ป่วยจะทำหน้าที่สอดใส่กล้องและเครื่องมือผ่าตัดเข้าไปในร่างกายของผู้ป่วยผ่านแผลผ่าตัดขนาดเล็กๆ 3-4 ตำแหน่งบริเวณผนังหน้าท้อง

          ศัลยแพทย์จะนั่งประจำในส่วนควบคุมสั่งการ (console) ที่อยู่ภายในห้องผ่าตัด และทำการผ่าตัดผ่านจอภาพที่แสดงให้เห็นถุงน้ำดีและอวัยวะต่างๆ แบบ 3 มิติจากกล้องที่มีความคมชัดและกำลังขยายสูงในช่องท้องของผู้ป่วย ขณะที่ระบบคอมพิวเตอร์จะถ่ายทอดสัญญาณการเคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์จากมือ ข้อมือ และนิ้วของแพทย์ไปยังเครื่องมือผ่าตัดที่ติดอยู่กับแขนกลหุ่นยนต์

          สำหรับโรคนิ่วในถุงน้ำดี ศัลยแพทย์จะทำการเลาะหาท่อน้ำดีและเส้นเลือดที่ไปเลี้ยงถุงน้ำดี ทำการผูกหรือใช้คลิปหนีบ แล้วจึงตัดแยกขั้วของถุงน้ำดี และเลาะส่วนที่เหลือให้หลุดออกจากตับ
จากนั้นศัลยแพทย์จะทำการหยุดเลือด ตรวจสอบภาวะบาดเจ็บของอวัยวะข้างเคียง หากการผ่าตัดเป็นไปด้วยความเรียบร้อยดี ถุงน้ำดีจะถูกนำใส่ถุงและดึงออกจากร่างกายผ่านแผลบริเวณสะดือ เครื่องมือผ่าตัดและกล้องจะถูกนำออกจากร่างกายแล้วจึงเย็บปิดแผล

การผ่าตัดใช้เวลาโดยเฉลี่ยประมาณ 1 ชั่วโมง
 

          ส่วนความเสี่ยงที่รุนแรงที่สุดของการผ่าตัดนิ่วในถุงน้ำดี คือการบาดเจ็บต่อท่อน้ำดี เช่น ตัดโดนท่อน้ำดี ท่อน้ำดีรั่ว ซึ่งหากเป็นแผลขนาดเล็กสามารถแก้ไขได้ด้วยการส่องกล้องทางปากแล้วใส่ท่อ stent ปิดรูรั่ว แต่ในกรณีที่แผลใหญ่มากหรือท่อน้ำดีขาดอาจจำเป็นต้องผ่าตัดแก้ไขด้วยการนำเอาลำไส้มาต่อรับน้ำดีใหม่ ซึ่งความเสี่ยงเหล่านี้มีโอกาสเกิดน้อยกว่า 1% แต่สามารถเกิดขึ้นได้ ศัลยแพทย์จึงต้องมีความเชี่ยวชาญและแม่นยำอย่างมากในการผ่าตัด
 

• หลังการผ่าตัดผู้ป่วยยังต้องงดอาหารและน้ำ 1 วันเพื่อรอให้ลำไส้กลับมาทำงานเป็นปกติก่อน ระหว่างนั้นผู้ป่วยจะได้รับสารน้ำทางหลอดเลือดดำ
• โดยทั่วไปผู้ป่วยจะสามารถรับประทานอาหารได้ในวันรุ่งขึ้น และสามารถกลับไปพักฟื้นที่บ้านได้ หากไม่มีภาวะแทรกซ้อนหรือภาวะปวดที่ต้องควบคุมด้วยยาฉีด
• แม้แผลผ่าตัดจะมีขนาดเล็ก แต่เนื่องจากเป็นการผ่าตัดลึกลงไปในช่องท้อง ผู้ป่วยจะมีอาการปวดแผลแต่จะได้รับยาฉีดบรรเทาอาการปวดในวันแรก และยารับประทานในวันถัดไป
• ควรหลีกเลี่ยงการยกของหนักหรือออกกำลังกายหนัก 3-4 สัปดาห์หลังการผ่าตัด จากนั้นสามารถออกกำลังกายได้ตามความเหมาะสม
• หลังการผ่าตัดในระยะแรก ผู้ป่วยบางรายอาจมีอาการท้องเสียจากน้ำดีที่ไหลออกมาตลอดเวลา เนื่องจากไม่มีถุงน้ำเป็นตัวเก็บพัก และระบบการย่อยอาหารประเภทไขมันยังไม่ดีนัก จึงควรหลีกเลี่ยงอาหารที่มีไขมันสูง จากนั้นร่างกายจะปรับตัวและสามารถรับประทานอาหารได้ตามปกติ

การใช้หุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดมีข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับการผ่าตัดเปิดแผลใหญ่แบบธรรมดา และการผ่าตัดแบบส่องกล้องดังนี้ คือ

• เป็นการผ่าตัดแผลเล็ก รอยแผลเป็นจากการผ่าตัดมีขนาดเล็กมาก ผู้ป่วยจึงเจ็บตัวน้อยลง และฟื้นตัวเร็วขึ้นกว่าการผ่าตัดแบบเปิด
• อาจลดภาวะแทรกซ้อนภายหลังการผ่าตัด เช่น การติดเชื้อหรือเลือดออกของแผลผ่าตัด เมื่อเทียบกับการผ่าตัดแบบเปิด
• การผ่าตัดมีความแม่นยำและปลอดภัยอย่างมาก เนื่องจากศัลยแพทย์สามารถมองเห็นภาพอวัยวะภายในได้อย่างชัดเจน
• เครื่องมือผ่าตัดที่ติดอยู่กับแขนกลหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนไหวโค้งงอและหมุนได้ถึงเจ็ดทิศทาง ทั้งยังเคลื่อนไหวในตำแหน่งที่คับแคบหรือลึกได้อย่างอิสระมากกว่ามือมนุษย์ และมากกว่าเครื่องมือที่ใช้ในการผ่าตัดแบบส่องกล้องธรรมดาซึ่งหมุนได้เพียงสี่ทิศทาง จึงอาจจะให้ผลสำเร็จของการรักษาที่ดีกว่า