直腸癌根治術包括傳統開刀手術及腹腔鏡手術。其中傳統開刀手術分為保留直腸肛門手術與不保留肛門手術，一般不保留肛門手術可能需進行結腸造瘺，此兩種手術方法常用于低位直腸癌。開放手術方式包括Dixon手術（經腹直腸癌切除術）、Miles手術（腹會陰聯合根治術），部分老年患者不耐受手術或合并梗阻時，可采用Hartma手術保留肛門，但仍需造瘺。此外，腹腔鏡手術分為傳統腔鏡手術與機器人手術，其中機器人手術于中位及高位直腸癌治療中優勢較大，部分經肛直腸癌手術可達到局部切除。