El objetivo de la cirugía es extirpar el tumor por completo junto con al menos 1 a 2 cm del tejido normal que rodea el tumor. Esto se hace para asegurar que no queden células cancerosas y para disminuir las probabilidades del desarrollo del sarcoma tras la cirugía.

En el pasado, la primera opción quirúrgica de muchos osteosarcomas (en brazos o piernas) era la amputación (extirpación) de la extremidad. Hoy día, rara vez es necesario realizarla. En caso de que no sea posible evitarla, se procede a la extracción del tumor y extirpación de vasos sanguíneos, músculos, huesos y nervios.

Si el tumor se propagó a lugares distantes como los pulmones, se procederá a la resección del el cáncer por completo, si es posible. Esto incluye el tumor original más las áreas de propagación. Si no es posible eliminar todo el tumor, la cirugía puede desestimarse.