（一）腦深部電刺激（deep brain stimulation， DBS）
對內側蒼白球（GPi）或丘腦底核持續電刺激已應用于多種肌張力障礙的治療，如藥物難治性遺傳性或特發性單純型肌張力障礙；全身型、節段型和頸部肌張力障礙；其他遺傳性肌張力障礙如 DYT3、 DYT6、DYT11、DYT28等；全身型、節段型或頸部受累的藥物性遲發性肌張力障礙等。DBS 植入后，肌張力障礙性異常動作可能在開機后即刻至數日內改善，而肌張力障礙性異常姿勢一般需經過數周至數月才能改善。不良反應包括與手術相關的常見不良反應，如感染、血腫、導線移位、設備故障等；長期刺激的不良反應；GPi?DBS可能出現構音障礙、運動遲緩、步態障礙等，丘腦底核?DBS可能出現異動癥、書寫惡化、感覺障礙等。 大部分刺激相關不良反應可通過調節參數得到改善，但可能同時限制治療效果。在患者選擇、術后程控和并發癥管理等方面需要多學科團隊的參與。
（二）選擇性痙攣肌肉切除術和周圍神經切斷術
既往針對頸部肌張力障礙，采用選擇性痙攣的肌肉切除術。但療效欠佳且易復發，目前已很少應用。選擇性周圍神經切除術主要包括硬脊膜下神經根切斷術和硬脊膜外周圍神經切斷術，適用于藥物治療或反復肉毒毒素注射療效欠佳的頸部肌張力障礙，必要時可以附加肌肉切除術。不適用于合并顯著的肌陣攣樣肌張力障礙性動作或頭部震顫者。
（三）射頻毀損
單側或雙側丘腦或蒼白球立體定向射頻毀損曾經是難治性肌張力障礙首選的外科治療，但其出現吞咽困難、構音障礙等嚴重不良反應的風險較高，已不再推薦，目前已被 DBS所替代。
（四）其他手術
眼瞼贅皮切除術、 提上瞼肌縮短術、額肌懸吊術和眼輪匝肌切除術可用于眼瞼痙攣的患者，但尚無大規模的臨床研究確定這些手術的長期有效性和安全性。