De septembre 1960 à octobre 1962, Rogozov a travaillé en Antarctique, en tant que seul médecin d’une équipe de treize chercheurs de la station Novolazarevskaya, créée en janvier 1961.
Le matin du 29 avril 1961, Rogozov a ressenti une faiblesse générale, des nausées et une fièvre modérée, puis des douleurs dans la partie inférieure droite de son abdomen. Aucun des traitements conservateurs possibles n’a aidé. Le 30 avril, des signes de péritonite localisée sont apparus et son état s’est considérablement aggravé dans la soirée. Mirny, la station de recherche soviétique la plus proche, se trouvait à plus de 1 000 miles de Novolazarevskaya. Les stations de recherche en Antarctique d’autres pays n’avaient pas d’avion disponible. Des conditions de blizzard sévères ont empêché l’atterrissage des avions dans tous les cas. Rogozov n’avait d’autre choix que de se faire opérer.
L’opération a commencé à 02h00 heure locale le 1er mai avec l’aide d’un chauffeur et d’un météorologue, qui ont fourni des instruments et tenu un miroir pour que Rogozov puisse observer des zones non directement visibles. Rogozov était allongé dans une position semi-inclinée, à moitié tourné vers son côté gauche. Une solution de 0.5% de novocaïne ont été utilisés pour l’anesthésie locale de la paroi abdominale. Rogozov a fait une incision de 10 à 12 cm de la paroi abdominale, mais en ouvrant le péritoine, il a accidentellement coupé le caecum et a dû le suturer. Puis il a exposé l’appendice. Selon son rapport, il a été constaté que l’appendice avait une tache sombre à sa base et Rogozov a estimé qu’il aurait éclaté en un jour. L’appendice a été réséqué et des antibiotiques ont été appliqués directement dans la cavité péritonéale. Une faiblesse générale et des nausées se sont développées environ 30 à 40 minutes après le début de l’opération, de sorte que de courtes pauses de repos ont été nécessaires à plusieurs reprises après cela. Vers 04h00, l’opération était terminée.
Après l’opération, une amélioration progressive des signes de péritonite et de l’état général de Rogozov s’est produite. La température corporelle est revenue à la normale après cinq jours et les points de suture ont été retirés sept jours après l’opération. Il a repris ses fonctions régulières dans environ deux semaines. L’auto-chirurgie a capturé l’imagination du public soviétique de l’époque. En 1961, il reçoit l’Ordre de la Bannière Rouge du Travail. L’incident a entraîné un changement de politique et, par la suite, des contrôles de santé approfondis ont été obligatoires pour que le personnel soit déployé dans de telles expéditions.