外科手術の対象は、内視鏡治療の適応とならない早期胃がんと進行胃がんですが、その役割は局所に限局したがんの制御であり、全身に広がっている病気に対する効果はありません。手術のアプローチは、通常は開腹です。進行胃がんでは、腹腔鏡で腹膜転移の有無を確認してから切除を決定することがあります。また、早期胃がんやリンパ節転移がないと思われる胃がんで、開腹手術と同等かそれ以上の効果が期待できる場合、腹腔鏡下の胃切除を行うことがあります。上部の胃がんで食道に浸潤している場合などに、開胸+開腹手術となることもあります。腹腔鏡下手術では傷が小さく術後の回復が早いなどの利点がありますが、術後合併症に関しては従来の手術と同じです。また、現在のところ腹腔鏡下手術の適応は胃癌治療ガイドラインでは図のごとくに限られています。

　手術の目的には、1.がんを肉眼的に取りって治癒を目指す“根治的手術”、2.がんによる症状を改善するための“緩和的手術”、3.がんを減量する“減量手術”があります。
　手術では、まず肝臓や腹膜転移の有無を、次に胃がん深さや浸潤とリンパ節転移の程度や範囲を観察します。補助診断として、腹腔内を洗浄して微小ながん細胞を検索することもあります。根治的手術（1）が可能であると判断した場合は、周囲のリンパ節とともに胃を切除します。リンパ節をとる範囲は最終的に手術中の所見によって決定します。根治的手術が困難で、がんに伴う出血や狭窄症状がある場合には、緩和的手術（2）として胃だけを切除するか、食物の通り道を確保するためのバイパス手術を行います。また、減量手術（3）として胃切除を行うこともあります。しかし、減量手術の効果に関しては不明です。胃切除の範囲は、上部のがんでは胃全摘や噴門側胃切除（上１／３切除）、下部では幽門側胃切除（下２／３切除）を行います。手術のリスクが高い方では胃の局所切除を行うこともあります。リンパ節は定型的には第２群または第２群の一部まで切除し、がんが食い込んでいる場所やリンパ節をとる目的で脾臓、膵臓の一部、副腎や横行結腸の一部、横隔膜の一部などを切除したり、胆嚢炎を予防するために胆嚢をとることもあります（合併切除）。
　胃全摘出術や胃切除術を行ったあとに、食物や消化液の通路を確保するために、食道や残った胃、小腸などをつなぎ合わせます（吻合）。代表的な吻合法は下の図のごとくです。切除後の状態を考慮して最も適当と考えられる吻合方法を選択します。