Trepanace (z řeckého trypanom a z latinského trepanum – vrták) – jeden z několika málo pravěkých léčebných zákroků, pro které máme archeologické důkazy, spočívala ve vyříznutí malého otvoru v lebeční kosti, často nástrojem, který připomínal tesařský nebozez s rukojetí. Objev prastarých trepanovaných lebek, který první učinil francouzský lékař Prunieres v roce 1873, vyvolal ve své době vášnivou diskusi a objevilo se množství pokusů o výklad a smysl trepanace, které zahrnovaly názory od použití trepanace výhradně při magických obřadech, přes pouze léčebný cíl až po trest, motivovaný nejen pokusy léčitelů, ale i záměry magickými. Různým výkladům nahrával i fakt, že trepanace byly prováděny u zemřelých i živých lidí, a zejména nálezy tzv. rondelů, kotoučků lebeční kosti, které byly zřejmě používány jako amulet proti podobným nemocem.
Trepanační technika se nejspíš vyvinula ze zkušeností s odstraňováním úlomků kostí při ošetřování penetrujících poranění lebky. Dobré zkušenosti s vlivem dekomprese na řadu nitrolebních procesů byly pravděpodobně postupně rozšířeny na mnoho jiných neurologických a psychiatrických nemocí, jejichž příčina byla hledána v nitru hlavy, ať již právem nebo neprávem
Příčiny náročných zásahů nebyly dosud jednoznačně objasněny. Pravděpodobně při chronických bolestech hlavy, při prudkém zvýšení nitrolebního tlaku – to je doloženo i u současných přírodních národů.
Zákrok byl pravděpodobně používán k léčbě bolestí hlavy, zlomenin lebky, epilepsie a některých duševních chorob na celém světě – v neolitické Francii, severní Africe, Asii, na Tahiti, Novém Zélandu a v Jižní Americe. 
Zvlášť populární byla trepanace ve starém Peru, kde byly používány ostré nože z kamene, obsidiánu nebo bronzu. Byly nalezeny lebky, které měly až pět otvorů po trepanaci. Pacientům, kteří operaci přežili (a nalezené lebky se zhojenými ranami ukazují, že někteří opravdu přežili), byly otvory překryty kouskem tykve, kamene, skořápky nebo dokonce stříbra či zlata.
Také na našem území bylo nalezeno několik desítek lebek s trepanačními otvory, zpravidla z období kultury se šňůrovou keramikou z pozdní doby kamenné a ze starší doby bronzové. Podle u nás nalezeného materiálu dosahovali pravěcí „chirurgové“ vynikajících výsledků - přežilo 80 procent pacientů.
K otevření lebky docházelo nejčastěji v oblasti kosti spánkové, někdy i čelní a temenní. Na základě výzkumů byly zjištěny různé způsoby otevření – nejčastěji vrtáním, pak odškrabáváním kosti, někdy i přímým řezem ostrým nožem.
Antická lékařská literatura se trepanací podrobně zabývá, nejznámější je asi Hippokratova studie, která zákrok doporučovala takřka při všech lebních poraněních. V podstatě jen jako poslední prostředek doporučoval tuto operaci Celsus a třeba Arabové vůbec netrepanovali. Ještě v roce 1320 ji slavný francouzský lékař H. de Mondeville doporučil jen ve třech případech: pokud chtěl lékař nahnat přítomným strach, aby dosáhl lepšího honoráře, nebo aby neměl špatnou pověst. V 15. století byla trepanace znovu uvedena a rozšířena italskou školou. 
Přesto, že v souvislostí s tímto zákrokem byla za staletí shromážděna řada dobrých a užitečných poznatků, a to zejména o chorobách, které s ní souvisely, nelze se divit, že prozíraví lékaři znovu a znovu varovali před přehnaným užíváním trepanace. Byla i období, kdy byla trepanace v některých zemích dokonce i pod trestem zakázána.
Kolem roku 1600 se uváděly tyto indikace: 1. odstranění sražené i nesražené krve z povrchu dury mater, 2. vyprázdnění hnisu nebo hnilobného sekretu, 3. odstranění úlomků, střepin a špičatých fragmentů, dráždících pleny, 4. vpravení vhodných léků do rány. Chirurg císařské armády Johann Schultes z Ulmu, zvaný Scultetus napsal jedinou knihu Armamentarium chirurgicum, která vyšla až 8 let po jeho smrti. Její největší cena byla ve skvělých vyobrazeních chirugických nástrojů. Podle návrhu slavného chirurga je nakreslil Jonas Arnold – nejrůznější lžičky, klíštky, svorky, pilky, dláta, nože, dokládající dovednost tehdejších řemeslníků. Scultetus v knize věnoval trepanaci značné místo a několik obrazových tabulí. Vyobrazení v knize dokládají, jak velký byl přikládán význam také správnému ovázání rány a v textu jsou doporučovány různé léčivé nápoje a hojivé náplasti.
Hlavní nástroj k operaci - trepan - a to dokonce korunní s vyjímatelnou osou používali lékaři již v dobách Hippokratových a Celsových. Ve sbírkách Zdravotnického muzea je nejstarším takovým nástrojem strunový trepan, používaný v 17. století. K rotaci koruny docházelo obtočeným řemenem, smyčcem nebo strunou. V l7. století byly tyto způsoby nahrazeny použitím klasického prsního nebozezu. Mezi dochovanými nástroji nalezneme trepany se zdobenými kostěnými rukojeťmi i důmyslný trepan se čtyřmi pohyblivými klouby. Instrumentárium k trepanacím doplňovala kladiva, dláta, krátké pilky, elevatoria k vyjmutí kostních úlomků, třínožky, nože s čočkou na hrotu, která chránila tvrdé mozkové pleny, ale také břitvu a štětku k oholení hlavy před zákrokem.
Trepanační instrumentárium patřilo tehdy k důležité výzbroji chirurga. A protože nástroje byly velmi drahé, dědily se i soubory nástrojů, uložené často v elegantních dřevěných, sametem vyložených kazetách z generace na generaci.
V některých obdobích patřila trepanace mezi zvlášť oblíbené zákroky a její znalost a časté použití byly znakem úctyhodnosti lékaře. V 17. a zejména v l8. století se indikace pro trepanaci, omezené doposud na poranění způsobená ve válkách, rozšířily i na případy, kdy ke zlomeninám nedošlo a pacientům se dařilo dobře. Řada tehdejších autorů doporučovala trepanaci jako "profylaxi" proti hnisání a onemocnění mozkových plen. Francouzská a anglická chirurgická škola, udávající tón v celé Evropě, tak propadla pravé trepanační horečce. Trepanovalo se i mnohonásobně na jednom pacientovi, bez ohledu na úmrtnost. Žasneme, čteme-li, že Mery za své šedesátileté činnosti v Hotel Dieu ztratil všechny trepanované pacienty a přesto neupustil od operace. Zobrazení lékaře s nástroji včetně trepanačních nalezneme i na dobových karikaturách.
Změnu přineslo století 19. Odhad úmrtnosti pacientů se u různých autorů velmi liší, ale vždy přesahuje 50 procent. Tyto neslavné výsledky vedly nakonec k omezení použití této metody. Postupně se začal proti operaci mezi lékaři objevovat odpor. Je především zásluha P. J. Desaultse, že jednak soustavně poukazoval na velké nebezpečí, které trepanace přináší životu a zdraví pacienta, a jednak na častou zjevnou zbytečnost trepanace. Varoval před stykem špatného nemocničního vzduchu s obnaženou durou a kromě toho vyslovil názor, že zlomenina klenby lební sama o sobě nevyžaduje trepanaci. A byli i mnozí další. Německý chirurg Dieffenbach v roce 1848 o trepanaci napsal „Ve většině případů je to bezpečný prostředek, jak nemocného přivést na onen svět“. Anglický chirurg A. Cooper se tehdy o některých indikacích k operaci vyjádřil: „Kdo v takovém případě trepanuje, měl by být v odvetu sám trepanován“.
Velké diskuse o trepanaci v 2. polovině 19. století měly své zastánce (Pott, Louvrier, Rust a Chelius) i odpůrce (Desault, Bell, Cooper, Langenbeck), kteří snášeli nejrůznější důkazy. Všechny uváděné statistiky, které se tehdy objevily, však při hodnocení vyžadují velkou opatrnost, protože, jak již tehdy jeden z chirurgů zhodnotil situaci: „Nemáme statistiku, o kterou bychom se mohli opříti. Odpůrci trepanace uváděli namnoze případy, vyléčené bez trepanace, avšak zamlčeli případy se smrtelným koncem. Stejně však také přívrženci trepanace často sdělili jen případy s příznivým průběhem“.
Objev narkózy a antisepse pak i tuto operaci posunul do doby moderního lékařství. . Až koncem 19. století, v době poznání asepse a antisepse, nových poznatků fyziologie a dalších věd, doznala metoda dalšího rozvoje a vedla pak k vzniku mozkové chirurgie.