De prothese
Indien een osteotomie niet mogelijk is (bij voorbeeld bij een te grote vormverandering van gewrichtsvlakken of bij overgewicht van de patiënt) of de voorspelbaarheid van de succeskans van een osteotomie te klein is, wordt meestal gekozen voor een (endo)prothese (=kunstgewricht). Er is dan meestal sprake van rustpijn en/of nachtpijn, een duidelijke vermindering van functie en belastbaarheid van de knie, een dwangstand (contractuur) zich uitend in bij voorbeeld een strekbeperking van de knie of een toenemende asafwijking van het been. Bij een prothese worden de beschadigde gewrichtsvlakken vervangen. Naast het wegnemen van de pijnbron (het beschadigde gewrichtsvlak) wordt met de prothese ook de as van het been hersteld en eventuele instabiliteit gecorrigeerd. 
Bovendien wordt altijd gestreefd naar een volledige strekking van de knie.
De beenlengte wordt met het implanteren van een knieprothese niet direct beïnvloed. Indien een ernstig O-been wordt gecorrigeerd tot een neutrale of 0 graden stand ontstaat een relatieve verlenging van het geopereerde been. Dit is dan ook de reden dat een dubbelzijdige aandoening vaak in korte tijd (3 maanden) wordt geopereerd. De patiënt heeft zo het volle profijt van de operatieve behandelingen. Dat geldt overigens ook voor een knie met een dwangstand in buiging (flexie contractuur). De beenlengte wordt na implantatie van een prothese relatief langer.Afhankelijk van de lokalisatie van de artrose (één of meerdere compartimenten van de knie) wordt gekozen voor een totale knieprothese of een gedeeltelijke knieprothese. Op dit moment kunnen het gewricht tussen knieschijf en bovenbeen (patellofemorale gewricht)en het binnenste (mediale) of buitenste (laterale) gewricht tussen bovenbeen en onderbeen ook separaat worden vervangen.
De patellofemorale prothese wordt alleen geïmplanteerd als de compartimenten tussen boven en onderbeen nog in goede conditie zijn en de artrose zich bevindt tussen knieschijf en voorzijde bovenbeen (de trochlea femoris). Het betreft de zogenaamde hemi-prothesen.
Hemiprothesen hebben aan de mediale zijde geplaatst betere resultaten dan lateraal.
De beschadigde gewrichtsvlakken worden met speciale instrumenten afgezaagd en verwijderd zodanig dat de prothese er precies op past. Er wordt in het geval van een totale knieprothese een metalen kap geplaatst over het bovenbeen respectievelijk een metalen basisplaat (met kiel) geplaatst op het onderbeen en hiertussen bevindt zich het harde plastic (polyethyleen) dat het glijdende en geleidende oppervlak vormt en op de röntgenfoto de “nieuwe gewrichtsspleet” representeert.Indien noodzakelijk wordt de achterzijde van de knieschijf ook vervangen. Dit gebeurt op indicatie. Op de foto ligt de knieschijf met nieuwe prothese nog omgeklapt. Afhankelijk van het type prothese en de leeftijd van de patiënt wordt de prothese met of zonder botcement verankerd. Het is echter gebruikelijk om de componenten te cementeren. De knieprothese is meestal direct belastbaar.
Mobilisatie met elleboogskrukken tot zeker zes weken na operatie is sterk aan te bevelen. Een val is in deze periode een groot gevaar.
NB. Hoewel de implantatie van een prothese voor de orthopedisch chirurg een zeer frequent verrichte ingreep is, moet worden gesteld dat het om een grote orthopedische ingreep gaat waarvan de patient snel een pijnvrije functie ervaart maar rekening dient te houden met een behoorlijke revalidatie periode! Even "een knietje erin laten zetten" en dan volop er tegenaan gaan, kan resulteren in een geprotraheerd beloop met zwelling, pijn (anders dan de artrose pijn) en soms zelfs in een infectie als te snel en te enthousiast wordt gemobiliseerd. De weke delen rond de knie hebben tijd nodig om te herstellen en de spierconditie is ten gevolge van de artrose vaak verminderd. De revalidatie van een knieprothese vergt gemiddeld drie tot zes maanden! Na een jaar is er pas sprake van een volledig herstel! In het tweede jaar na implantatie bereikt de knie zijn maximale functie. Dan pas is het gewrichtskapsel aan de prothese gewend geraakt en is de functie van het geopereerde been hersteld. De patiënt die het gevoel heeft "met de rug tegen de muur te staan" of het gevoel heeft dat "de maat vol is", komt in aanmerking voor een behandeling met een knieprothese. De conservatieve maatregelen hebben dan geen effect meer. Het is ook erg belangrijk dat het gebit gesaneerd is alvorens een prothese te implanteren!