利用手術來移除腫瘤，是大腸直腸癌最主要的治療方式。

醫師會視癌症發生的部位，來決定執行手術的方式，如大腸癌被發現於息肉中，醫師將利用大腸鏡來移除息肉，稱為息肉切除術。當影響範圍過大時，醫師可能會施行腹部手術，將腫瘤及其鄰近的正常大腸或直腸，及附近的淋巴結一併移除。

手術切除腫瘤之後續處理： 醫師可能重新接合大腸直腸剩下的健康部位，如無法再接合，則需要做一個暫時性或永久性的人工肛門，須穿透腹腔壁進入大腸，提供一個的通道，以利廢物排出體外。施行後，患者需放置一個特別的袋子來收集排泄物。有時患者會需要暫時性的人工肛門，以幫助手術後下段的大腸或直腸癒合。大約15%大腸直腸癌的患者需要做永久性的人工肛門。