一部分脑血栓病人手术可以取得疗效，但并非都能手术治疗。脑血栓病人能否手术治疗，要由有经验的神经外科医生根据病人情况而定。
脑血栓手术治疗的目的，是重建脑部缺血部位的血液循环。手术方法有颅内外动脉吻合术、颅内外动脉搭桥术、大网膜颅内移植术、带蒂颞肌颞浅动脉筋膜-大脑皮质贴合术、动脉内膜切除术和狭窄血管腔内扩张术等。
自1967年10月，瑞士医生应用显微外科技术成功地进行了颞浅动脉-大脑中动脉吻合术后，颅内外动脉吻合术在世界许多国家先后开展起来，国内也有不少医院开展这种手术，并取得成功。大网膜颅内移植术，是治疗缺血性脑血管病的新途径。国内于1980年开始进行这种手术，可以改善脑局部缺血状态，能预防短暂性脑缺血发作后发展成完全性卒中。如果病例选择恰当，绝大多数病情可有好转，少数病例甚至可以基本恢复正常。颈动脉内膜切除术对进展性卒中并不是常用的治疗方法，术后由于梗塞的脑组织血流重建和血管破裂，可增加脑出血的危险性。近年来，少数学者对轻到中度神经功能障曝的进展性卒中病人，也选择性地采用颈动脉内膜切除术治疗，但对严重神经功能障碍或存在意识障碍者不宜用此法治疗。
应当指出，外科手术治疗脑血栓虽然具有广阔前景，但应严格掌握适应证并需具备完善的条件。目前，还不能作为脑血栓的常规治疗方法。