Consiste na remoção completa da próstata e das vesículas seminais, assim como de linfonodos pélvicos nos casos de doença mais agressiva. Devido à retirada das vesículas seminais e próstata não há ejaculação após a cirurgia, entretanto a sensação do orgasmo não é alterada.
A técnica mais clássica para a realização da prostatectomia radical é a retropúbica, onde é feito uma incisão entre o umbigo e o púbis. O procedimento possibilita um melhor acesso do cirurgião à próstata e aos linfonodos, preservando a sensação tátil.
Outra via de acesso é a cirurgia laparoscópica, quando o procedimento é realizado através de 5 pequenos orifícios. A cirurgia robótica é um refinamento da laparoscopia: o médico opera de um console, com uma espécie de joystick e maiores recursos como visualização em três dimensões e ampliação da imagem em alta definição, filtragem de tremores das mãos. A cirurgia robótica abrevia o tempo de recuperação do paciente, com menor tempo de internação e convalescência pós operatória.