I operationen avlägsnas en del av tjock- och ändtarmen och tarmkäxet som för med sig blodcirkulation och lymfkärlen till området. Hur omfattande avlägsnandet är, planeras enligt tumörens placering. Operationen kan göras via endoskopi av bukhålan, det vill säga som ett laparoskopiskt ingrepp eller som en öppen operation.
En traditionell öppen operation utförs om endoskopiska metoder inte kan tillämpas eller om de inte lyckas på grund av bakomliggande sjukdomar, tidigare operationer eller på grund av tumörens storlek.
Vid tjocktarmscancer kan tarmens ändor vanligen förenas och en stomi behövs inte ens tillfälligt. Om tumören ligger väldigt nära ändtarmen bör hela ändtarmen och ändtarmsöppningen avlägsnas. I sådana fall görs en ändstomi.
Även om ändtarmscancern skulle vara så långt uppe i ändtarmen att det skulle vara möjligt att göra en förbindelse mellan de kvarblivande delarna av tjocktarmen och ändtarmen, gör man under en ändtarmsoperation ofta en tillfällig loopstomi för tiden som tarmförbindelsen läks. Den tillfälliga stomin försluts under en ny operation vars tidpunkt bestäms enligt tarmförbindelsens läkning och den möjliga adjuvanta behandlingen av cancern. Tarmförbindelsens läkning bedöms tidigast om sex veckor efter operationen. Stomin försluts i medeltal 2–7 månader efter den ursprungliga operationen.
En stomi är en öppning i bukväggen som konstruerats i en operation. Via den kan man tömma tarminnehållet. Stomin görs genom att tarmens ända tas ut på magens yta. På stomin används en stomipåse.