外科治療は、心臓弁膜症など他に心臓あるいは大血管の病気で手術を受ける際に同時に施行されることが多く、メイズ手術や肺静脈隔離のように心房細動の発生を抑制して正常洞調律の維持を目的とする手術と、左心耳切除あるいは閉鎖術のように心房細動の発生を抑制することはできないが左心耳内の血栓を原因とする心原性脳塞栓症の発生を予防するものがあります。

心房細動を合併した心臓大血管手術を受ける患者さんでは、心房細動に対しても手術を受けることで手術直後と手術後遠隔期の生命予後が改善することが知られています。

また、他に心臓あるいは大血管の病気がない孤立性心房細動の方でも外科手術により、より確実な心房細動抑制効果が得られます。

いずれの手術も小開胸、胸腔鏡下手術、さらにはロボット手術のような手術侵襲が軽いために術後の回復が早く、手術創が小さいために整容的な利点もある低侵襲手術が広まりつつあります。