לאחר שהצוות הרפואי סיים לבצע את כל ההכנות לקראת הניתוח, ולאחר שהוחדר חומר ההרדמה, יחל המנתח בביצוע הניתוח עצמו.
ראשית, המנתח יבצע חתך בקיר הבטן. הוא יסיט את שרירי הבטן מעט הצידה בכדי להגיע אל הרחם. כעת יבוצע חתך ברחם ממנו יצא התינוק.
החתך ברחם הוא לא בהכרח זהה לחתך בדופן הבטן, כלומר יתכן מצב בו יבוצע בקיר הבטן חתך רוחבי, והרחם יחתך דווקא לאורך. אולם, ברוב המקרים החתך בבטן יעשה לרוחב, בגובה קוו הביקיני. והרחם ייחתך לרוחב בסיגמנט התחתון. רוחב החתך הרוחבי הינו 10-12 ס"מ, בהתאם לגודל העובר ומצבים רפואיים שונים.
החתך האופקי יעשה רק במקרים של ניתוח חירום דחוף, משום שבדרך זו החילוץ של התינוק מהרחם מהיר יותר. הבעיה עם החיתוך האורכי הינה שהיא מגדילה את הסיכון לקרע ברחם בלידות הבאות, ולכן ממעטים לבצעה.
לאחר פתיחת הבטן, המנתח שואב את מי השפיר ומחלץ את התינוק מן הרחם. חבל הטבור נחתך, והשליה מוצאת מן הרחם. היולדת עשויה לחוש בשלב זה תחושה של משיכה. כעת, מועבר התינוק לבדיקה של רופא ילדים שנוכח בניתוח, ולטיפול ע"י מיילדת הכולל ניקוי, בדיקת אפגר, שקילה ועיטוף. לאחר מכן הוא יועבר לאם לרגעים ספורים, אחריהם יעשה את דרכו עם אבא לתינוקיה.
החלק של הניתוח בו יוצא התינוק אורך בין 10-15 דקות, ולאחריהן מבצע המנתח סגירה של הרחם ותפירה, שנמשכים עוד כ 30 דקות. במידה ומדובר בניתוח אלקטיבי בו נכח האב או מלווה אחר, הוא יתבקש כעת לצאת מחדר הניתוח.
אחרי הוצאת התינוק ולפני התפירה, מבצעים בדיקה של הרחם.
כעת המנתח תופר את הפתח ברחם ואת דופן הרחם, ולבסוף סוגר את העור בסיכות או תפרים.
במהלך הניתוח ואחריו היולדת מקבלת פיטוצין לכיווץ הרחם.
מייד לאחר הניתוח מועברת היולדת לחדר התאוששות למספר שעות, בהן בודקים לה חום, לחץ דם, ומחברים אותה למוניטור שעוקב אחר פעימות הלב. כמו כן עוקבים אחרי מתן השתן וממשיכים לתת משככי כאבים דרך הוריד.