如果上呼吸道因异物、严重面部创伤而阻塞，或其他方法无法建立通气，则需外科手术建立气道。插管失败后也可以使用手术气道。然而，手术气道比喉罩通气道（LMA）和其他声门上气道耗时更长，因此前者不是更快的救援通气方式。异物阻塞和（对于LMA而言）严重面部创伤只是使用这些声门上气道（如LMA）的罕见禁忌症。
环甲膜切开术
由于比气管切开术更快、更简单，因此经皮环甲膜切开术/FONA（颈前气道）常用于紧急手术（另见如何行经皮环甲膜切开术）。如果患者无法进行经口或经鼻气管插管且无法通过其他方法进行通气，则应进行环甲膜切开术。
紧急环甲膜切开术
患者仰卧位，颈部伸展。无菌准备后，单手抓住喉部，用刀片在中线垂直切开皮肤和皮下组织，水平切开环甲膜。可以通过切口将气管内插管或气管切开管放入气管。 |
与喉镜插管定位或通气不同，环甲膜切开术的正确位置包括伸展颈部和向后拱起肩膀。无菌准备后，临床医生用非惯用手固定喉部，同时用惯用手持刀片，垂直切开皮肤和皮下组织，并水平切开环甲膜，切口大小应能匹配用于保持气道开放的小型气管内导管（内径6.0毫米）或小型气管切开导管（优选带套囊的4.0号Shiley管）的直径，该导管通过一个向下插入气管的探条导丝引导放置。
市场上有多种产品可用于快速建立外科环甲膜气道，产品的配套导管能保证充分的氧供和通气。
使用大口径静脉导管进行针式环甲膜切开术无法提供足够的通气，除非能随时获得50 psi的驱动气源（喷射充气器或喷射呼吸机）。
气管切开术
气管切开术比环甲膜切开术更复杂，因为气管环紧密相连，通常至少需要切除一个环的一部分才能置入气管切开导管。气管切开术最好在手术室内由外科医生进行。紧急处理时，这项操作与环甲膜切开术相比，并发症风险更高，没有任何优势。然而，对于需长时间通气患者，则是优先选项。
经皮气管造口术对于危重病人和接受机械通气的患者是一个有吸引力的选择。这种床旁技术使用皮肤穿刺及扩张器来插入气管导管。常借助气管内纤维镜，防止操作时刺破气管后壁膜部和食管。
极少数情况下，气管切开术会造成出血、甲状腺损伤、气胸、反复发作的喉返神经麻痹、大血管损伤或插入部位迟发的气管狭窄。
气管侵蚀不常见。其常见原因是气囊压力过高（>30厘米水柱）。 大血管出血（例如，无名动脉）、瘘管（尤其是气管食管瘘）和气道狭窄极其罕见。 使用带高容低压气囊的导管，且导管型号合适；密切（每隔8小时）监测气囊压力，且维持其压力 < 30cm水柱。这么做可以降低气管发生压力性缺血坏死的风险。但是，对于伴有休克，低心输出量或脓毒症患者，仍然特别容易发生损伤。
