عندما لا يمكن علاج مشاكل الركبة بطرق أخرى، يتم اللجوء إلى جراحة استبدال مفصل الركبة. وهي عملية يتم فيها استبدال المفصل المتكوّن من العظام الثلاثة للركبة عند تآكلها أو تلفها بمفصل صناعي مصنوع من المعدن والبولي إيثيلين. وتستطيع المفاصل الصناعية المستخدمة حاليًا أن تدوم من 20 إلى 25 عامًا، ومع تطور التكنولوجيا يمكن أن يزداد هذا العمر أكثر.

عادةً ما تستغرق العملية بين 45 و90 دقيقة. ويمكن إجراء العمليتين في الركبتين معًا في جلسة واحدة. بعد العملية، يتمكّن المريض من المشي من دون أي دعم تقريبًا مع نهاية الأسبوع الثالث، وبعد حوالي شهر يستطيع العودة إلى حياته اليومية بشكل كامل دون حاجة إلى مساعدة.

يُجرى استبدال مفصل الركبة بسهولة خاصةً للمرضى فوق 65 عامًا، بينما يُفضَّل في الفئة العمرية بين 55 و65 عامًا تجربة طرق العلاج الأخرى أولًا.