手术切除仍然是直肠癌的主要治疗方法。切除的范围包括癌肿，足够的两端肠管，已侵犯的邻近的器官的部分和全部，四周可能被浸润的组织及全直肠系膜。手术方式的选择根据癌肿所在的部位、大小、活动度、细胞分化程度及术前的排便控制能力等因素。直肠癌手术分为根治性手术和姑息性手术，根治性手术多用于癌肿没有大面积扩散，局限在可切除范围内的患者，对于部分病期较晚的患者可行先辅助放化疗后再行手术治疗。根治性手术又分为局部切除术、经腹部会阴联合切除术、直肠癌前切除术。局部切除术适用于早期肿瘤、局限于黏膜及黏膜下层、分化程度高的结肠癌，Miles手术切除彻底治愈率高，但患者需要长期在腹壁造瘘口排便，生活质量相对较低；Dixon手术是目前应用最多的直肠癌根治术，损伤性小且能保留原有的肛门，较为理想。癌肿体积较大并已浸润周围组织则不宜采用。姑息性手术则是针对癌肿局部浸润严重，或转移广泛而无法根治的患者，为了解除梗阻和减少病人的痛苦，而进行的手术。