手术治疗分为两类：一类是保留关节面，以减轻疼痛、提高关节功能、延缓膝OA的发展为目的，包括截骨术、关节清理术；另一类是祛除关节面，主要针对膝OA晚期患者，采用人工关节置换术。
截骨术：通过股骨髁上或胫骨高位截骨，以改变膝关节生物力线，增加关节间隙，改变关节负荷，达到骨内压降低，促进新关节面形成，从而减轻关节疼痛。周乙雄等采用胫骨高位截骨治107例患者（156膝），通过随诊观察，术后1～5年组的患者有106膝（88%），术后5～10组有21膝（75%），10年以上组5膝（66%），有好的临床效果。
关节清理术：临床上常采取关节切开或关节镜来行关节清理术，将关节内增生的滑膜及游离体取出，并磨削骨赘、关节软骨及退变的半月板，进而反复冲洗关节腔，以改善关节腔内环境。
虽然两种方法均可以达到清理关节腔的目的，但关节切开术创伤大、恢复慢，容易并发关节粘连。而关节镜恰恰相反，所以近年来临床多采用关节镜治疗。另外，关节镜近期疗效好，可以有效地缓解关节疼痛，早期恢复关节活动，但无法恢复关节结构的应力改变。因此，随着时间的延长，部分患者疼痛复发。黄晶等使用膝关节镜治疗膝OA经术后随访发现，1年以内优良率达90%以上，2年后降至67.8%，复发率高达25%.周立平应用膝关节镜治疗62例（71膝），随诊51例（57膝），时间为1～5年，良好22例（24膝）、占42.11%；尚可21例（23膝）、占40.35%；差8例（10膝），占17.54%.
关节置换术：膝骨关节炎晚期，关节严重畸形、关节软骨退变、关节活动受限、对非手术治疗效果不佳者，采用关节置换术。关节置换术分为半关节置换、单髁置换、全膝关节置换。半关节置换术主要用于年轻肥胖、活动较多及某些胫骨平台骨折的患者，而不宜行全膝关节置换术或单髁置换术。它要求患者术前膝关节结构稳定、股骨髁关节面基本正常、无明显畸形和软组织病变。单髁置换术仅用于病变只累及一侧间隔或单髁、术前膝关节韧带基本正常的患者。人工全膝关节置换术主要用于年龄较大医学|教育网搜集整理、活动较少的患者。国内报道，自20世纪70年代初髁型人工膝关节开始用于临床，经10年随访，其成功率已接近90%.
此外，近年来软骨、软骨膜或骨膜移植等治疗正在进一步应用研究中。骨膜和软骨膜作为自体移植物，有转化为透明样软骨的能力，已被许多学者的研究所证实。
膝骨关节炎多发生在50岁以后，女多于男，老年性组织变化和劳损积累是主要病因。同时，该病还与关节的应力负荷密切相关，故肥胖者易发生膝骨关节炎。目前，该病的治疗可分为手术治疗和非手术治疗两种方法。临床上真正需要手术治疗的患者仅占少数，绝大多数可通过非手术疗法获得治愈或缓解。所以，对该病的治疗应设计个性化的治疗方案，其方法的选择、用药的类型及剂量等均应根据患者的病情、年龄、并发症等进行调整。在消炎、消肿、止痛的基础上，恢复关节的功能，保护关节结构，减少残疾，改善生活质量。至于女性患者多于男性的致病特点，考虑可能与女性内分泌失调及骨质疏松有关。
现今该病的前沿研究是对基因治疗及“疾病调节”因子的研究。基因治疗抑制软骨损坏、增加软骨合成，结合调节因子的修复和保护机制，从而对软骨起保护作用，控制骨关节炎的发展。随着对膝骨关节炎的深入研究，必将增进对该病的认识，从而形成一个“以防为主、以治为辅、防治一体”的治疗新模式。
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