van September 1960 tot oktober 1962 werkte Rogozov in Antarctica, in zijn rol als enige arts voor een team van dertien onderzoekers aan het Novolazarevskaja Station, opgericht in januari 1961.op de ochtend van 29 April 1961 had Rogozov algemene zwakte, misselijkheid en matige koorts, en later pijn in het rechterondergedeelte van zijn buik. Geen van de mogelijke conservatieve behandelingen hielp. Tegen 30 April werden tekenen van gelokaliseerde peritonitis zichtbaar, en zijn toestand verslechterde aanzienlijk tegen de avond. Mirny, het dichtstbijzijnde Sovjet onderzoeksstation, was meer dan 1.000 mijl van Novolazarevskaja. Antarctische onderzoeksstations van andere landen hadden geen vliegtuig beschikbaar. Ernstige sneeuwstormen verhinderden de landing van vliegtuigen in ieder geval. Rogozov had geen andere keuze dan zelf een operatie uit te voeren.

De operatie begon om 02: 00 lokale tijd op 1 Mei met de hulp van een chauffeur en meteoroloog, die instrumenten ter beschikking stelde en een spiegel hield zodat Rogozov gebieden kon observeren die niet direct zichtbaar waren. Rogozov lag in een half liggende positie, half gedraaid naar zijn linkerkant. Een oplossing van 0.5% novocaine werd gebruikt voor lokale anesthesie van de buikwand. Rogozov maakte een incisie van 10-12 cm in de buikwand, maar bij het openen van het buikvlies sneed hij per ongeluk de blindedarm door en moest deze hechten. Toen onthulde hij de blindedarm. Volgens zijn rapport, bleek de appendix een donkere vlek op de basis te hebben, en Rogozov schatte dat het binnen een dag zou zijn gebarsten. De appendix werd resected en antibiotica werden direct toegepast in de buikholte. Algemene zwakte en misselijkheid ontwikkelden zich ongeveer 30-40 minuten na het begin van de operatie, zodat korte pauzes voor rust herhaaldelijk daarna nodig waren. Rond 04: 00 was de operatie voltooid.

na de operatie trad een geleidelijke verbetering op in de tekenen van peritonitis en in de algemene toestand van Rogozov. Na vijf dagen werd de lichaamstemperatuur weer normaal en zeven dagen na de operatie werden de hechtingen verwijderd. Hij hervatte zijn normale taken in ongeveer twee weken. De zelfchirurgie sprak tot de verbeelding van het Sovjetpubliek in die tijd. In 1961 werd hij onderscheiden met de Orde van de Rode Vlag van de Arbeid. Het incident resulteerde in een wijziging van het beleid, en daarna, uitgebreide gezondheidscontroles waren verplicht voor personeel om te worden ingezet op dergelijke expedities.