Хирургические методы включают в себя глубокую стимуляцию мозга (DBS – Deep Brain Stimulation, хирургическая нейромодуляция), деструктивные операции на глубоких структурах мозга, а также периферические операции (селективная периферическая денервация мышц шеи). Глубокую стимуляцию мозга проводят в случаях стойкой резистентности к ботулинотерапии – при отсутствии эффекта от 5-6 процедур ботулинотерапии в достаточной дозе и при правильном выборе мышц для инъекции, подтвержденном электромиографическим исследованием (класс рекомендаций В для цервикальной дистонии), а также при генерализованных первичных дистониях (класс рекомендаций А) в случаях инвалидизации пациента вследствие дистонического синдрома. Односторонние деструктивные операции могут быть рассмотрены при латерализованных формах дистонии (гемидистония, писчий спазм). В последние годы получает все большее распространение неинвазивная деструктивная хирургия (гамма-нож, фокусированный ультразвук).
Периферические операции имеют ограниченное применение и обычно используются в случаях отказа пациента от DBS (или при наличии противопоказаний) либо с целью увеличения эффекта после применения DBS.