تبدأ عملية جراحة عضلات العين بتقييم دقيق لحالة العين وتحديد العضلات المسؤولة عن اختلال المحاذاة ودرجة التعديل اللازمة. تُجرى الجراحة عادة تحت التخدير العام للأطفال ومعظم البالغين، أو تحت التخدير الموضعي مع مهدئ لبعض البالغين، وفي بعض الحالات قد تُستخدم خيوط قابلة للتعديل لضبط المحاذاة بعد الجراحة مباشرة. يقوم الجراح بعمل شق صغير في الملتحمة، وهي الغشاء الرقيق الذي يغطي الجزء الأبيض من العين (الصلبة)، للوصول إلى عضلات العين الموجودة تحتها. هناك إجراءان رئيسيان: إضعاف العضلة (Recession) عن طريق فصلها عن موضع ارتباطها الأصلي بالعين وإعادة تثبيتها في موضع أبعد نحو الجزء الخلفي من العين، مما يقلل من قوتها؛ أو تقوية العضلة (Resection) عن طريق إزالة جزء صغير منها وإعادة ربطها في موضعها الأصلي، مما يجعلها أقصر وأقوى. قد تتضمن الجراحة العمل على عضلة واحدة أو أكثر في عين واحدة أو كلتا العينين. يتم إغلاق شق الملتحمة بغرز دقيقة تذوب بمرور الوقت. تستغرق الجراحة عادةً ما بين 30 دقيقة إلى ساعتين حسب مدى التعقيد وعدد العضلات التي يتم تعديلها.