Rogozov sudah tak tahan lagi. Kembali mengutip jurnal pribadinya, selain rasa sakit, ia juga tahu penyakitnya akan makin parah jika dibiarkan tanpa penanganan medis. Pada pukul 2 pagi, pada 1 Mei 1961, ia pun membedah perutnya sendiri.

Anggota tim yang bertugas sebagai sopir dan ahli meteorologi menolongnya mempersiapkan instrumen dan memegangi cermin agar Rogozov bisa melihat isi perut yang tak terlihat dari matanya langsung. Rogozov berada dalam posisi semi-berbaring dan sedikit miring ke arah kiri.

“Aku bekerja tanpa sarung tangan. Sulit untuk melihat (bagian yang dioperasi). Cermin cukup membantu, tapi kadang juga menjadi penghalang. Kendalanya, cermin membuat posisi bayangan menjadi terbalik. Sentuhan kubuat sehati-hati mungkin. Pendarahannya cukup berat, tapi operasi tetap berjalan pelan asal pasti.” 

Larutan novocaine dipakai untuk membius dinding perut. Rogozov membuat sayatan sepanjang 10-12 cm di perut. Saat berupaya membedah peritoneum atau rongga perut bagian dalam, secara tidak sengaja ia turut menyayat usus buntu. Saat Rogozov menjahit luka itu, ia melihat bahwa pangkal usus buntunya mengandung noda gelap.

Akhirnya ia berhasil menemukan bagian usus buntu yang bengkak dan memotongnya. Dengan hati-hati ia lalu menjahit kembali perutnya.

Rogozov juga mengajari asistennya bagaimana membersihkan alat-alat operasi. Setelah semua selesai ia lalu minum obat tidur untuk beristirahat.