La terapia chirurgica, che deve essere effettuata in pazienti selezionati e clinicamente stabili, consiste nell'asportazione del timo e del tessuto peritimico (timectomia) e di un eventuale timoma (tumore del timo) presente in esso. In passato, l'approccio chirurgico era una sternotomia longitudinale mediana. Durante gli ultimi 20 anni, lo sviluppo della video-chirurgia ha fatto sì che la sternotomia sia riservata solo a grossi tumori e che la timectomia per miastenia gravis venga routinariamente eseguita in toracoscopia, con tre piccole incisioni laterali sul torace. Quest'ultimo approccio mini-invasivo (videotoracoscopico o con chirurgia robotica) ha inoltre dimostrato dare gli stessi risultati neurologici in termini di remissione parziale e completa (riduzione o sospensione dell'assunzione di farmaci) di malattia (miastenia gravis).