Von September 1960 bis Oktober 1962 arbeitete Rogozov in der Antarktis als einziger Arzt für ein Team von dreizehn Forschern an der im Januar 1961 gegründeten Novolazarevskaya-Station.Am Morgen des 29.April 1961 erlebte Rogozov allgemeine Schwäche, Übelkeit und mäßiges Fieber und später Schmerzen im unteren rechten Teil seines Bauches. Keine der möglichen konservativen Behandlungen half. Durch 30 April Anzeichen einer lokalisierten Peritonitis wurden offensichtlich, und sein Zustand verschlechterte sich erheblich durch den Abend. Mirny, die nächste sowjetische Forschungsstation, war mehr als 1.000 Meilen von Novolazarevskaya entfernt. Antarktische Forschungsstationen anderer Länder hatten kein Flugzeug zur Verfügung. Schwere Schneestürme verhinderten in jedem Fall die Landung von Flugzeugen. Rogozov hatte keine andere Wahl, als sich selbst zu operieren.Die Operation begann am 1. Mai um 02:00 Uhr Ortszeit mit Hilfe eines Fahrers und Meteorologen, der Instrumente zur Verfügung stellte und einen Spiegel hielt, damit Rogozov Bereiche beobachten konnte, die nicht direkt sichtbar waren. Rogozov lag in einer halb liegenden Position, halb auf seine linke Seite gedreht. Eine Lösung von 0.5% Novocain wurde zur Lokalanästhesie der Bauchdecke verwendet. Rogozov machte einen 10-12 cm langen Einschnitt in die Bauchdecke, aber beim Öffnen des Peritoneums schnitt er versehentlich den Blinddarm ab und musste ihn nähen. Dann legte er den Anhang frei. Seinem Bericht zufolge hatte der Anhang an seiner Basis einen dunklen Fleck, und Rogozov schätzte, dass er innerhalb eines Tages geplatzt wäre. Der Blinddarm wurde reseziert und Antibiotika wurden direkt in die Bauchhöhle appliziert. Allgemeine Schwäche und Übelkeit entwickelten sich etwa 30-40 Minuten nach Beginn der Operation, so dass danach wiederholt kurze Ruhepausen erforderlich waren. Gegen 04:00 Uhr war die Operation abgeschlossen.

Nach der Operation trat eine allmähliche Verbesserung der Anzeichen einer Peritonitis und des Allgemeinzustandes von Rogozov auf. Die Körpertemperatur normalisierte sich nach fünf Tagen und die Stiche wurden sieben Tage nach der Operation entfernt. Er nahm seine regulären Aufgaben in etwa zwei Wochen wieder auf. Die Selbstoperation erregte damals die Fantasie der sowjetischen Öffentlichkeit. 1961 erhielt er den Orden des Roten Banners der Arbeit. Der Vorfall führte zu einer Änderung der Richtlinien, und danach waren umfangreiche Gesundheitschecks für das Personal obligatorisch, das auf solchen Expeditionen eingesetzt werden sollte.