Die Operation: Bei minimal invasiver Operationstechnik, welche vom erfahrenen Operateur bevorzugt wird, erfolgt ein etwa 8 cm langer Hautschnitt. Nach Eröffnung der Gelenkskapsel wird der zu operierende Anteil des Gelenks dargestellt. Anschließend erfolgen das Entfernen des restlichen Meniskus in diesem Bereich und das Absägen einer dünnen Knochenscheibe am oberen Ende des Schienbeins, um der Prothese später den benötigten Platz zu geben. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt das endgültige Festlegen der Prothesengrößen. Als nächster Schritt wird die gelenknahe Grenzfläche des Oberschenkelknochens schrittweise zugefräst. Hierbei wird mit Platzhaltern festgelegt, wie viel Knochen entfernt werden muss, um anschließend in Beugung und in Streckung des Kniegelenks gleichmäßig gespannte Bänder zu erreichen. Durch eine genaue Bestimmung werden die notwendige Stabilität des Kniegelenks und zusätzlich eine gute Beweglichkeit ermöglicht. Nach dem Zurichten beider Knochenanteile werden Probeprothesen eingebracht, um die exakte Passform der Implantate, die Stabilität der Seitenbänder und die freie Beweglichkeit des Kniegelenks zu bestätigen.
Falls dies alles gegeben ist, werden die Proben entfernt und die beiden originalen Prothesenanteile (Oberschenkel- und Unterschenkelanteil) eingebracht. Hierbei werden in den meisten Fällen die Prothesen mit Knochenzement (Polymethylmethacrylat, einem Plexiglas ähnlichem Kunststoff) an den Grenzflächen der Knochen fixiert. Um eine gute Verzahnung des Knochenzementes mit dem offenporigen Knochen zu erreichen, werden die Knochengrenzflächen zuvor gründlich gereinigt und die an der Rückseite mit dem Zement eingeschmierten Prothesenteile fest eingedrückt. Überschüssige Knochenzementreste werden entfernt.
Zwischen den beiden Prothesenanteilen wird als Lauffläche ein sogenanntes Inlay aus Kunststoff (Polyethylen) eingebracht. Je nach Prothesenvariante ist das Inlay entweder fest mit dem Unterschenkelanteil der Prothese verbunden (sogenannte „fixed bearing“ Systeme), oder wird nach dem Aushärten des Knochenzements als freilaufender Gleitkörper zwischen den beiden Prothesenanteilen eingebracht (sogenannte „mobile bearing“ Systeme).
Abschließend werden noch einmal die Stabilität des Gelenkes und die freie Beweglichkeit überprüft. Die Blutdruckmanschette am Oberschenkel wird eröffnet und mögliche Blutungen werden gestillt. Die Kapsel und das Unterhautfettgewebe werden schichtweise mit chirurgischer Naht verschlossen. Hierbei wird eine Wunddrainage eingebracht. Abschließend wird die Haut entweder genäht oder mit Hautklammern versorgt. Nach dem Ende der Operation erfolgt das Anlegen eines sterilen Wundverbandes und eines Kompressionsverbandes.