Ķirurģijas pamatā ir zināšanas par ķermeņa sastāvdaļu anatomiju, normālu funkcionēšanu, patoloģiju attīstību, diagnostikas metodēm un ārstniecības taktiku. Ķirurgi informāciju par pacientu iegūst, pacientu fizikāli izmeklējot (anamnēzes ievākšana, palpācija, perkusija), analizējot laboratoros un diagnostiskos izmeklējumus (bakterioloģiskie, morfoloģiskie, molekulārie, ģenētiskie, radioloģiskie). Viens no svarīgākajiem ķirurģijas mērķiem ir meklēt arvien jaunas metodes, lai ķirurģiskās operācijas laikā iespējami mazāk traumētu pacienta ķermeni. Eiropā anatomijas zināšanu pamatus ir aizsācis itāļu ķirurgs Andreass Vezālijs (Andreas Vesalius) 16. gs. Šajā pašā laikā franču armijas ķirurgs Ambruāzs Parē (Ambroise Paré) atklāja līdzekļus brūču un apdegumu ārstēšanai, kā arī uzlaboja amputācijas praksi, atklājot, ka jānosien asinsvadi. Anestēzijas lietošanu un infekciju kontroles efektivitāti atklāja 19. gs., kā rezultātā ķirurgiem radās iespēja veikt ilgstošas sarežģītas operācijas. Angļu ķirurgs Džozefs Listers (Joseph Lister) uzsāka ķirurģisko instrumentu un brūču tīrīšanu, un līdz 20. gs. aseptika kļuva plaši pielietota, izmantojot vārīšanu, autoklāvu lietošanu, ķīmiskos antiseptiķus un sterilu operācijas vidi. Arī turpmākie jauninājumi kā, piemēram, endoskopiskā ķirurģija, minimālinvazīvā ķirurģija, robotu izmantošana ķirurģijā u. c., ir vērsti uz iespējami saudzīgāku iejaukšanos cilvēka organismā. Pētījumu mērķis ir iegūt jaunu informāciju, kas palīdzētu atklāt jaunus risinājumus un teorētisko pamatu turpmākai ķirurģijas attīstībai.