Le traitement chirurgical est un traitement lourd. Il n'est indiqué que lorsque la résection complète de la tumeur est possible, c'est-à-dire pour des formes localement peu avancées et si l’état général du patient le permet.C'est pourquoi un bilan complet est très important comportant le bilan d'extension radiologique, un bilan biologique, et un examen de la fonction cardiaque et pulmonaire. 

Pleurectomie avec ou sans décortication (zone tactile) Retour (zone tactile) Pleuropneumonectomie extrapleurale Elle comporte l'exérèse de la plèvre pariétale et une pneumonectomie intra-péricardique, technique plus radicale avec élimination du poumon et des deux plèvres (les deux couches qui enveloppent le poumon) ; elle emporte également le péricarde (enveloppe cardiaque) et le diaphragme. L’abord chirurgical se fait soit par thoracotomie postérolatérale ou par incision thoraco-abdominale. La reconstruction de l’enveloppe cardiaque et du diaphragme est ensuite réalisée pour maintenir leurs fonctions.Cette technique est reconnue par la plupart des équipes chirurgicales dont le but est d’enlever la tumeur en étant le plus large possible (marges de sécurité). Le but est ainsi d’éliminer la maladie microscopique étendue de proche en proche, non visible par le chirurgien ni par les techniques radiographiques. Les complications possibles de cette chirurgie sont : Fistule broncho pleurale, insuffisance respiratoire, Chylothorax, arythmie cardiaque. 

La pleurectomie avec ou sans décortication (exérèse partielle de la plèvre pariétale +/- de la plèvre viscérale); elle est considérée la moins radicale des deux approches puisqu'elle n’implique que l'élimination des deux plèvres (les deux couches qui enveloppent le poumon) sans retirer le poumon sous-jacent. Dans certains cas, le péricarde (enveloppe cardiaque) et le diaphragme doivent être retirés, selon l'ampleur de la tumeur. Les avantages de cette procédure sont un temps de récupération généralement plus rapide, des complications moindres et surtout la possibilité de la proposer à des patients qui peuvent ne pas être à même de tolérer une chirurgie plus radicale.