Chirurgische Eingriffe an den Blutgefäßen zielen (neben der Therapie von Venenleiden) auf die Behandlung dieser arteriellen Schädigungen ab, häufig durch das Ausschälen von Kalkablagerungen oder das Anlegen von Bypässen.
Ein Spezialfall ist die Therapie eines Aorten-Aneurysmas, das sowohl im Bauch als auch in der Brust auftreten und eine umfangreiche gefäßchirurgische Interventionen mit Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine erfordern kann. Prinzip einer Aneurysma-Operation ist in der Regel der Ersatz des verschlissenen und erweiterten Gefäßteils durch ein künstliches Geweberohr (Gefäßprothese).

Bei einer Verengung der Halsschlagader wird dagegen abgelagerter Kalk entfernt und das Gefäß rekonstruiert. Dadurch lässt sich oft ein drohender Durchblutungsmangel im Gehirn (Schlaganfall) vermeiden. Bei dem meist in Vollnarkose durchgeführten Eingriff legt der Operateur zunächst die Halsschlagader über einen Hautschnitt frei. Daraufhin schneidet er das Gefäß entweder der Länge nach auf, schält den Kalkzylinder an der Engstelle heraus und verschließt die Ader wieder mit einem speziellen Flicken (Patch) aus Kunststoff oder Venengewebe. Oder aber er durchtrennt die Arterie ganz, stülpt die Gefäßwand nach außen um (krempelt sie sozusagen auf links) und entfernt auf diese Weise die Kalkablagerungen an der Innenseite. Anschließend stellt der Chirurg eine korrekte Verbindung der Gefäße wieder her. Oft kann der Patient die Klinik nach einigen Tagen wieder verlassen.

Das Ausschälen verkalkter Engstellen kommt auch bei der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK)   in Betracht. Beispielsweise können Verkalkungen in den Oberschenkelarterien mitunter über einen Hautschnitt in der Leiste chirurgisch entfernt werden, um dadurch die Durchblutung in den Beinen sicherzustellen.

Eine zweite Operationsstrategie bei der pAVK besteht – insbesondere bei Verengungen über längere Arterienabschnitte hinweg – im Anlegen von Umgehungsgefäßen (Bypässen). Durch die Gefäßumleitung lassen sich dabei nicht nur Engstellen im Gefäßverlauf an ein und demselben Bein überbrücken. Ebenso kann ein Bypass von der Becken- oder Leistenarterie der einen zur Leistenarterie der anderen Seite gelegt werden (Cross-over-Bypass). Für Bypässe an den Extremitäten nutzen Gefäßchirurgen sowohl körpereigene Venen (ähnlich wie bei vielen Bypässen am Herzen) als auch Gefäßprothesen aus Kunststoff.

Alternativ zu einer chirurgischen Intervention ist es bei vielen Erkrankungen im arteriellen System zudem möglich, einen Katheter-Eingriff an den Blutgefäßen vorzunehmen. Welche Behandlungsmethode für einen Patienten jeweils die am besten geeignete ist, muss von Fall zu Fall entschieden werden.