手術切除仍然是直腸癌的主要治療方法。切除的范圍包括癌腫，足夠的兩端腸管，已侵犯的鄰近的器官的部分和全部，四周可能被浸潤的組織及全直腸系膜。手術方式的選擇根據癌腫所在的部位、大小、活動度、細胞分化程度及術前的排便控制能力等因素。直腸癌手術分為根治性手術和姑息性手術，根治性手術多用于癌腫沒有大面積擴散，局限在可切除范圍內的患者，對于部分病期較晚的患者可行先輔助放化療后再行手術治療。根治性手術又分為局部切除術、經腹部會陰聯合切除術、直腸癌前切除術。局部切除術適用于早期腫瘤、局限于黏膜及黏膜下層、分化程度高的結腸癌，Miles手術切除徹底治愈率高，但患者需要長期在腹壁造瘺口排便，生活質量相對較低；Dixon手術是目前應用最多的直腸癌根治術，損傷性小且能保留原有的肛門，較為理想。癌腫體積較大并已浸潤周圍組織則不宜采用。姑息性手術則是針對癌腫局部浸潤嚴重，或轉移廣泛而無法根治的患者，為了解除梗阻和減少病人的痛苦，而進行的手術。