障害のある心臓弁は、機械弁（合成樹脂と金属で作られたもの）か生体弁（通常はブタの心臓弁の組織と合成樹脂のリングから作られたもの）に置き換えることができます。機械弁には多くの種類があります。一般的にはセントジュード弁が使用されます。

使用する弁の選択では、弁の特徴など多数の要因を考慮します。機械弁は生体弁より耐久性がありますが、弁上に血栓が形成されることを防ぐため、抗凝固薬を生涯にわたって服用し続けなければなりません。一方、生体弁では、抗凝固薬の使用の必要性は短期間のみです。したがって、患者が抗凝固薬を服用できるか否かが重要な要因です。例えば、抗凝固薬は胎盤を通過し、胎児に影響を及ぼす可能性があるため、妊娠可能な年齢の女性には適切でありません。その他の考慮事項には以下のものがあります。

患者の年齢

患者の活動レベル

心臓がどの程度良好に機能しているのか

いずれの心臓弁が損傷しているのか

大動脈弁を置換する場合、通常は50歳未満なら機械弁、50歳以上なら生体弁が選択されます。

大動脈弁を置換する場合、通常は65歳未満なら機械弁、65歳以上なら生体弁が選択されます。

心臓弁の置換手術では、全身麻酔を行います。心臓を手術のために停止させる必要があり、その間は人工心肺装置を使用して血液を送出します。障害のある弁を切除し、そこへ置換する人工弁を縫い合わせます。切開創を閉じて人工心肺装置を外すと、心臓は再び動き出します。手術には2～5時間かかります。また、一部の人を対象として、体への負担が少ない（胸骨を切開しない）方法で心臓弁の置換手術を行っている病院もあります。入院期間は個々人で異なります。完全な回復には6～8週間かかります。