手術では、前立腺と精のうを摘出し、膀胱と尿道をつなぐ前立腺全摘除術（ぜんりつせんぜんてきじょじゅつ）が標準術式となっています。一般に骨盤内のリンパ節も取り除かれます。前立腺全摘除術は、がんが前立腺内にとどまっている状態では、最も高い生存率が期待できる治療法とされていますが、患者さんの体力を十分考慮することが必要です。
手術の方法には、下腹部を切開して前立腺を摘出する開腹手術や、腹腔鏡下小切開手術、腹部に空けた小さな孔から腹腔鏡と呼ばれる内視鏡を入れて行なう腹腔鏡手術、ロボット手術などがあります。ロボット手術では出血量が少なく、繊細な手術が可能です。 術後の問題としては、一部の人に尿失禁（急に下腹部に力を入れたりすると少量もれるくらい）がみられたり、 性機能障害がみられることがあります。