La Misión Milagro nació el 8 de julio de 2004 con un primer viaje de venezolanos a Cuba para ser operados gratuitamente de cataratas. La iniciativa se repitió durante más de un año hasta que, el 25 de agosto de 2005, los presidentes de Cuba y Venezuela, Fidel Castro y Hugo Chávez, respectivamente, firmaron el Compromiso Sandino, que plantea operar a seis millones de personas, venezolanos y de otros países, en 10 años.
Las afecciones más comunes atendidas por Misión Milagro son pterigion, cataratas, glaucoma y estrabismo, de acuerdo con los registros de la Misión, suministrados por la Coordinación Nacional e Internacional.
Además de las intervenciones quirúrgicas, este programa también suministra lentes correctivos. La dinámica más común de la Misión Milagro para captar pacientes consiste en efectuar jornadas programadas en todo el país. Las personas que asisten son examinadas por oftalmólogos y optometristas, que se apoyan en equipos especializados y determinan si el caso amerita lentes o si requiere cirugía.