Eine Operation hat im Idealfall das Ziel, verletzte oder erkrankte Strukturen so zu reparieren, dass keine Langzeitfolgen zurückbleiben. Zu den wiederherstellenden Operationen zählen z. B. die Naht durchtrennter Sehnen und Bänder oder die Verschraubung gebrochener Knochen. Ein selteneres Operationsziel ist die Korrektur von schweren, behandlungsbedürftigen Fehlstellungen. Hier ist eine gängige Operation z. B. die Umstellungsosteotomie bei X- oder O-förmigen Fehlstellungen im Kniegelenk, die häufig als Folge anhaltender Fehlbelastungen des Beins bei Hüftbeschwerden entstehen. Dabei sägt der Operateur aus dem gelenknahen Oberschenkel- oder Schienbeinknochen einen Keil heraus und fügt den Knochen anschließend so zusammen, dass ein günstigerer Winkel entsteht.

Das operative Zusammenfügen und Stabilisieren von Knochenteilen wird als Osteosynthese bezeichnet. Hierzu verwendet der Arzt verschiedene Metallimplantate, z. B. Schrauben, mit Schrauben befestigte Metallplatten (Schraubenosteosynthese, Plattenosteosynthese), Drähte und Nägel. Bei der Marknagelosteosynthese (Marknagelung) wird ein starker Nagel (Marknagel) der Länge nach in die Markhöhle eines Knochens eingeschlagen und meist mit quer eingebrachten Schrauben befestigt (Verriegelungsnagel). Manche dieser Implantate verbleiben im Körper; die meisten werden jedoch nach Abschluss der Knochenbruchheilung wieder entfernt. Bei bestimmten Bruchformen und offenen Brüchen mit schweren Weichteilschäden bietet sich die Schienung des Bruchs durch eine Metallkonstruktion außerhalb des Körpers an, die über kleine Hautschnitte durch Schrauben mit den Knochenbruchstücken verbunden wird. Diese Konstruktion heißt äußerer Spanner oder Fixateur externe.

Sind Strukturen derart zerstört, dass eine Reparatur nicht mehr möglich ist, bleibt oft nur der operative Ersatz. Ein typisches Beispiel ist der Einbau von künstlichen Gelenken (Endoprothesen). Sie werden am häufigsten an Hüft- und Kniegelenk eingesetzt, stehen aber auch für viele kleinere Gelenke zur Verfügung. Die Haltbarkeit ist durch Verbesserungen der Materialeigenschaften und verfeinerte Operationstechniken an Knie und Hüfte auf inzwischen über 20 Jahre gesteigert worden. So versorgen Ärzte heutzutage auch jüngere Patienten mit einem künstlichen Gelenk.