Biopsja chirurgiczna polega na wycięciu zmiany skalpelem. Odbywa się najczęściej na sali operacyjnej w znieczuleniu miejscowym lub rzadziej ogólnym. W diagnostyce piersi najbardziej wskazaną jest biopsja gruboigłowa. Niejednoznaczny wynik biopsji gruboigłowej, to znaczy taki który nie stwierdza raka ale obraz jest podejrzany, pomimo wykonania powtórnie biopsji gruboigłowej, jest przyczyną wykonania biopsji chirurgicznej.
Gojenie się piersi po biopsji chirurgicznej jest dłuższe niż po biopsji gruboigłowej, na skórze pozostają szwy, a krwiak i bolesność mogą utrzymywać się do kilku tygodni.
Informacje jakie dostarcza biopsja chirurgiczna są takie jak biopsja gruboigłowa i pozwalają na ustalenie prawidłowego leczenia w przypadku potwierdzenia raka piersi.