Η χειρουργική επέμβαση επηρρεάζει δραματικά την επιβίωση του ασθενή με όγκο εγκεφάλου και είναι εξαιρετικά σημαντική. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο ποσοστό εκτομής που πετυχαίνει ο χειρουργός καθότι αλλάζει δραματικά την επιβίωση και την ποιότητα ζωής του ασθενούς. Είναι εξαιρετικά σημαντική η επίτευξη της πλήρους αφαίρεσης ενός όγκου είτε αυτός είναι καλοήθης είτε κακοήθης εφόσον βέβαια αυτή η αφαίρεση είναι ασφαλής και εφικτή ανάλογα με την θέση και την έκταση του όγκου.

Στους καλοήθεις όγκους μια πλήρης αφαίρεση μπορεί να μειώσει την πιθανότητα υποτροπής (να ξαναβγεί ο όγκος με πιθανότητα να ξαναχρειαστεί χειρουργείο) από 25% έως και κοντά στο 0%. Σε εξαιρετικά κακοήθεις όγκους που προέρχονται από τον εγκέφαλο μια πλήρη χειρουργική αφαίρεση μπορεί να τριπλασιάσει την μέση πενταετή επιβίωση από 5 σε 15%. Ακόμα και μια μη πλήρης αλλά καλή χειρουργική εξαίρεση επιπέδου 80-90% μπορεί ακόμα και να διπλασιάσει το ποσοστό 5ετούς επιβίωσης. Επομένως η σωστή εφαρμογή της χειρουργικής τεχνικής είναι εξαιρετικά σημαντική. Εξίσου σημαντικό είναι να γίνει με ασφάλεια η αφαίρεση του όγκου χωρίς να δημιουργηθεί βλάβη στα σημαντικά λειτουργικά κέντρα του εγκεφάλου η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει σε διατταραχή της σκέψης, της κίνησης, αίσθησης και ομιλίας του ασθενούς. Επομένως πρέπει να γίνεται η μέγιστη δυνατή ασφαλής εξαιρεση και να μην ακολουθείται υπερβολικά επιθετική τακτική όταν η ασφάλεια τους ασθενούς είναι αμφίβολη, ανάλογα με την θέση και έκταση του όγκου.

Η χειρουργική αντιμετώπιση ενός όγκου εγκεφάλου περιλαμβάνει την διενέργεια της λεγόμενης κρανιοτομίας, που σημαίνει προσωρινή αφαίρεση τμήματος των οστών του κρανίου μετά την διάνοιξη του δέρματος και απομάκρυνσης των μυών, με στόχο να αποκτήσουμε πρόσβαση στην επιφάνεια του εγκεφάλου και κατα επέκταση στον όγκο. Μετά το τέλος της επέμβασης εφόσον ο εγκέφαλος είναι σε καλή κατάσταση το οστό επανατοποθετείται στην θέση του και συνδέεται με τα υπόλοιπα οστά του κρανίου με ειδικά εξαρτήματα.

Μετά την κρανιοτομία ακολουθεί η διάνοιξη της μήνιγγας (το κάλλυμα του εγκεφάλου) και έπειτα αναλόγως φλοιοτομή, δηλαδή διάνοιξη της επιφάνειας του εγκεφάλου για να αποκτήσουμε πρόσβαση σε όγκους που βρίσκονται βαθύτερα μέσα στον εγκέφαλο. Σε επιφανειακούς όγκους ή σε όγκους που βρίσκονται εκτός του εγκεφάλου και απλά ακουμπάνε πάνω σε αυτόν σαφώς δεν είναι απαραίτητη η διάνοιξη της επιφάνειας του εγκεφάλου και προχωράμε κατευθείαν στην αφαίρεση του όγκου.

Η αφαίρεση του όγκου γίνεται πάντα με μεγάλη προσοχή και συχνά με διάφορα τεχνολογικά εργαλεία τα οποία αυξάνουν την ασφάλεια του χειρουργείου, καθοδηγόντας τον Νευροχειρουργό και/ή παρακολουθόντας την εγκεφαλική λειτουργία. Σημαντική είναι η νευροπλοήγηση που αποτελεί μια μέθοδο τύπου GPS του εγκεφάλου με βάση την μαγνητική η οποία καθοδηγεί τον χειρουργό στην σωστή εγκεφαλική περιοχή. Επίσης όταν ο όγκος βρίσκεται κοντά ή μέσα σε λειτουργικά κέντρα του εγκεφάλου είναι απαραίτητη η νευροπαρακολούθηση, που αποτελεί μέθοδο λειτουργικής παρακολούθησης του εγκεφάλου όπου μπορούμε να δούμε κατά πόσο επηρεάζονται με τους χειρισμούς μας τα σημαντικά κέντρα του που ελέγχουν την σκέψη την κίνηση και την αίσθηση. Πιό εξειδικευμένη μέθοδος νευροπαρακολούθησης είναι και η λεγόμενη χαρτογράφηση του εγκεφάλου με την οποία μπορούμε με ειδικές ταινίες στο χειρουργείο να δούμε που ακριβώς βρίσκονται τα σημαντικά κέντρα του εγκεφάλου και να τα αποφύγουμε.

Επίσης μια άλλη μέθοδος είναι η κρανιοτομία σε ξύπνιο ασθενή όπου χειρουργούμε τον εγκέφαλο του ασθενή ενώ αυτός είναι ξύπνιος (κυρίως όταν ο όγκος βρίσκεται κοντά στο κέντρο του λόγου) ώστε να διαπιστώσουμε ζωντανά αν οι χειρισμοί μας προκαλούν πρόβλημα στην επικοινωνία του ασθενή ζητώντας του απλά να μιλήσει ή να διαβάσει κατά την διάρκεια των χειρισμών μας. Με την χρήση αυτής της μεθόδου αποφεύγονται βλάβες στο κέντρο του λόγου οι οποίες μπορεί να είναι καταστροφικές για την ζωή του ασθενούς. Άλλο σημαντικό τεχνολογικό όπλο που έχουμε είναι η ταχεία βιοψία, η οποία μας προσδίδει την δυνατότητα για μια γρηγορη πρώτη απάντηση από το εργαστήριο για το είδος του όγκου ώστε να μπορέσουμε να κρίνουμε την απαραίτητη επιθετικότητα στην χειρουργική μας εξαίρεση ζυγίζοντας πάντα παράλληλα και τον υφιστάμενο κίνδυνο με βάση την θέση και έκταση του όγκου συνυπολογίζοντας κατά περίπτωση και τα δεδομένα της νευροπαρακολούθησης.

Τεχνικά η αφαίρεση του όγκου γίνεται με μικροχειρουργικά εργαλεία και κατα περίπτωση μικροσκόπιο, συνήθως ξεκινόντας περιμετρικά του όγκου. Σε περιπτώσεις κακοήθειας και πάντα εφόσον αυτό είναι εφικτό και ασφαλές επεκτεινόμαστε περιφερικότερα σε κάποια απόσταση από τα όρια του όγκου με στόχο την μείωση της πιθανότητας υποτροπής. Υπάρχει και η επιλογή χρήσης ενός εργαλείου μηχανικών υπερήχων για την αφαίρεση του όγκου που προσφέρει πολύ καλό έλεγχο της αιμορραγίας και μπορεί να αφαιρέσει ταχύτατα τον όγκο με απευθείας στόχευσή του. Μετή την αφαίρεση και την αποστολή του όγκου ή τμήματός του για βιοψία γίνεται επιμελής αιμόσταση (δηλαδή έλεγχος πιθανών αιμορραγιών στην περιοχή του χειρουργείου), και τέλος επανατοποθέτηση (ανάλογα) του οστού όπως και καλή σύγκλιση της μήνιγγας, των μυών (ανάλογα) και του δέρματος.

Οι σχετικά συχνότερες επιπλοκές του χειρουργείου, εκτός από την εγκεφαλική αιμορραγία η οποία σε κάποιες λιγότερο συχνές περιπτώσεις μπορεί να είναι καταστροφική ή και θανατηφόρος, περιλαμβάνουν την λοίμωξη του εγκεφάλου, και την διαρροή εγκεφαλονωτιαίου (ΕΝΥ) υγρού, (το οποίο είναι το υγρό που βρίσκεται γύρω από τον εγκέφαλο και τον προστατεύει). Η διαροή ΕΝΥ προκαλεί φούσκωμα στο τραύμα και συνήθως είναι κάτι που υποχωρεί αυτόματα μετά από κάποιο καιρό χωρίς να χρειάζεται κάποια ιδαίτερη παρέμβαση εκτός από καλή περίδεση της περιοχής. Σπανίως χρειάζεται χειρουργείο για την διοχέτετευση του ΕΝΥ και την καλύτερη σύγκλιση της μήνιγγας του εγκεφάλου. Μια από της πιό σοβαρές επιπλοκές, η οποία μειώνεται κατά μεγάλο ποσοστό με την εφαρμογή της τεχνολογίας, είναι η βλάβη σε σημαντικά κέντρα του εγκεφάλου η οποία μπορεί να προκαλέσει παράλυση απώλεια της αίσθησης, διατταραχές στην σκέψη, αλλά και στην ομιλία και την κατανόηση της ομιλίας ανάλογα με την θέση του όγκου. Οι συνολικές επιπλοκές για έναν μέσο όγκο αγγίζουν το 5% ενώ για έναν όγκο σε δύσκολη θέση πλησιάζουν ή και ξεπερνάνε το 10%.