異物もしくは広範囲の外傷が原因で上気道が閉塞している場合，または換気が他の方法で得られない場合は，気管への外科的挿管が必要となる。従来は，外科的気道確保は挿管に失敗した際の処置でもあった。しかし，外科的気道確保は最初の切開から換気まで平均100秒を要する；ラリンジアルマスク（LMA）やその他の器具を使用すれば，より早く人工換気ができるため，緊急外科的気道確保を要する患者はごくわずかである。
（呼吸停止の概要，気道確保および管理，および気管挿管も参照のこと。）
輪状甲状間膜切開
輪状甲状間膜切開（緊急輪状甲状間膜［靱帯］切開の図を参照）は，気管切開より速く簡単にできるため，緊急時の外科的気道確保の際に一般に用いられている（経皮的輪状甲状間膜［靭帯］切開も参照）。
緊急輪状甲状間膜（靱帯）切開
患者を仰臥位にして首を伸展させる。消毒処置の後，喉頭を片手で把持し，メスで皮膚，皮下組織，および輪状甲状間膜（靱帯）を正確に正中線で切開し，気管に到達する。気道の開通性を維持するために中空のチューブを用いる。 |
気管支鏡による観察または換気の姿勢とは異なり，輪状甲状間膜（靱帯）切開時の正しい姿勢は頸部を伸展し，肩を後ろにそらせるものである。消毒処置の後，喉頭を利き手ではない方の手でつかみ，利き手にメスを把持して，正確に正中で皮膚，皮下組織，輪状甲状間膜を垂直に切開する。小さな気管内チューブ（内径［ID］6.0mm）もしくは小さな気管切開チューブ（カフ付きの4.0シャイリーが望ましい）を切開部から気管へ進める間，気管鉤を用いることで切開部を開いた状態に保持し，気管が閉じるのを阻止できる。
合併症としては，出血，皮下気腫，縦隔気腫，気胸などがある。様々な市販の製品により，輪状甲状間膜下へすばやく外科的に到達でき，また十分な酸素化および換気ができるチューブもある。これまで推奨されていたのとは反対に，大口径静脈カテーテルによる輪状甲状間膜（靱帯）穿刺は，50-psiの駆動源（jet insufflatorまたはjet ventilator）がすぐに使用できない限り，十分な換気が得られない。
気管切開
気管切開はより複雑な手技であり，気管軟骨輪は非常に近接しており，チューブの留置のために少なくとも1つの軟骨輪の一部を除去しなければならない。気管切開は外科医によって手術室で行われるのが望ましい。緊急時には，この手技は輪状甲状間膜（靱帯）切開よりも合併症の発症率が高くなり，利点はない。しかし，長期間の換気を必要とする患者では好まれる手技である。
経皮的気管切開は，機械的換気を受けている重症（critically ill）患者には魅力的な選択肢である。この処置はベッドサイドで行い，皮膚を穿刺した後，ダイレーターを使用して気管カニューレを挿入する。気管膜性部（後部）および食道の穿刺を避けるため，通常はファイバーによる補助（気管内）が行われる。
気管切開によるチューブ挿管により，まれに，出血，甲状腺損傷，気胸，反回神経麻痺，主要血管の損傷，または挿入部の遅延性気管狭窄が生じる。
気管のびらんは，まれである。しかし，カフ圧が過剰に高いと起こりやすくなる。まれに，主要血管（例，腕頭動脈）からの出血，瘻（特に気管食道瘻），および気管狭窄が起こる。高容量，低圧カフ付きの適切なサイズのチューブを用い，カフ圧を頻繁（8時間毎）に計測して30cmH2O未満に維持することで，圧迫による虚血性壊死のリスクは低下する；ただし，ショック状態，心拍出量低下，あるいは敗血症の患者では，そのリスクが残る。
