PCOS患者的治療一直是臨床治療中的難點問題。最早的有效治療方法是1935年Stein和Leventhal報道的雙側卵巢楔形切除術（BOWR），這種方法開創了手術治療不孕的時代。手術治療可以減少卵巢中部分顆粒細胞，卵巢間質產生雄激素減少，從而使循環中的雄激素水平降低,進而GnRH降低，引起血清雄激素濃度進一步降低，這也說明卵巢間質亦受垂體-卵巢軸調控。由于雄激素水平降低，術后大部分患者可恢復自發排卵和月經，有部分可能自然懷孕，但大部分妊娠發生在術后6個月左右。手術治療根據方法不同分為以下幾種：
（1）雙側卵巢楔形切除術（BOWR） 是最早且有效的治療無排卵性PCOS的方法，手術需要切除1/3的卵巢組織，Stein等報道術后95%的患者能恢復正常月經，妊娠率能達到85%，之后的報道肯定了這一方法的有效性，但成功率差異較大，但此法有多種不良反應，包括手術后粘連形成導致輸卵管性不孕，另外還有報道術后卵巢早衰的發生。正因為此種方法損傷較大，現在已很少應用。
（2）腹腔鏡下卵巢電灼或激光打孔治療（LOD） 目前首選的外科手術治療方法是應用熱穿透或激光進行腹腔鏡卵巢打孔術，術后促排卵治療反應改善，由于醫療干預致多胎妊娠率降低，與卵巢楔形切除術相比術后粘連發生率明顯降低。主要適用于氯米芬抵抗患者的二線治療方法，它具有單卵泡率高，避免了多胎及OHSS問題，特別是對于BMI小于29以及游離雄激素指數小于4者治療效果良好，排卵率80%～90%，妊娠率60%～70%。
（3）經陰道水腹腔鏡（THL） 主要用于無明顯盆腔原因的不孕癥患者輸卵管及卵巢結構的檢查。通過THL對氯米芬抵抗的PCOS患者進行卵巢打孔治療，術后6個月累積妊娠率達71%。