U jutro 29. aprila 1961. godine, Rogozov je osjetio opštu slabost, mučninu i umjerenu temperaturu, a kasnije i bol u donjem desnom dijelu stomaka. Njegovi simptomi su bili klasični za stanje akutne upale slijepog crijeva. Jedini način da preživi bio je da se hitno podvrgne operaciji. Rogozov je bio u teškim uslovima: polarna noć novoosnovanog naselja na Antarktiku, transport je bio nemoguć, a letenje nije dolazilo u obzir zbog snježnih oluja. I bio je jedan dodatni problem: on je bio jedini ljekar!

Rogozov, koji je tada imao svega 27 godina, u svom dnevniku je zapisao sljedeće:

„Čini mi se da imam upalu slijepog crijeva. Ćutim o tome, čak se i smijem. Zašto da plašim svoje prijatelje? Ko bi mogao da mi pomogne?“
Svi raspoloživi konzervativni načini liječenja su primijenjeni – antibiotici  i lokalno hlađenje, ali opšte stanje pacijenta je bivalo sve gore – njegova tjelesna temperatura je rasla, a povraćanje postajalo češće.

„Nisam spavao cijelu noć. Boli kao đavo! Mećava me šiba kroz dušu, zavija kao sto šakala. Još nema očiglednih simptoma da je perforacija neminovna, ali osjećanje slutnje visi nada mnom… To je to… Moram da shvatim da je jedini mogući izlaz da operišem sam sebe… To je nemoguće… Ali ja ne mogu samo sklopiti ruke i odustati“, napisao je on, prenosi Magazin novosti.

Rogozov nije imao drugog izbora osim da izvrši operaciju na sebi. Operacija je počela u dva časa po lokalnom vremenu prvog dana maja uz pomoć vozača i meteorologa, koji su mu pružali instrumente za operaciju i držali ogledalo kako bi uspio da vidi dijelove koji nisu direktno vidljivi, dok je Rogozov bio u poluzavaljenoj poziciji uz oslanjanje na lijevu stranu tijela. Nakon 30-40 minuta, Rogozov je počeo da pravi kratke pauze zbog opšte slabosti i vrtoglavice. Na kraju je uklonio znatan dio upaljenog slijepog crijeva, primijenio antibiotike u peritonealnu šupljinu i zatvorio ranu. Cijela operacija trajala je jedan sat i 45 minuta. Pomoćni tim je tokom trajanja operacije načinio nekoliko fotografija neuobičajenog samozahvata.

„Svakih četiri-pet minuta morao sam da odmorim 20-25 sekundi“, opisao je dr Rogozov doživljaj operacije na sebi.
Rogozov je zapisao i da je radio bez rukavica te da je bilo teško zato što nije dobro vidio.

„Ogledalo pomaže, ali takođe i ometa, jer pokazuje stvari obrnuto. Radio sam uglavnom na osnovu dodira. Krvarenje je bilo prilično obilno, ali trudio sam se da radim sigurno. Samim otvaranjem peritoneuma povrijedio sam slijepo crijevo i morao sam ga prišiti. Kroz glavu mi je ođednom prošlo da ovdje ima više povreda koje nisam primijetio … Bivao sam sve slabiji, u glavi je počinjalo da mi se vrti. Na kraju, evo ga – prokleti privezak! Sa užasom sam primijetio tamnu mrlju na njegovom kraju. To znači da je samo dan duže potrajala upala… Ipak, u najgorem trenutku je uklonjeno. Mislio sam da će se završiti loše, a onda sam shvatio da sam zapravo već spasen“, napisao je u dnevniku.

Poslije operacije, opšte stanje doktora Rogozova se poboljšalo, tjelesna temperatura se vratila u normalu poslije pet dana, dok su konci uklonjeni nakon sedam dana. On je nastavio svoje redovne dužnosti naredne dvije nedjelje.
Njegova samooperacija izazvala je veliku pažnju sovjetske javnosti u to vrijeme. Godine 1961. doktor Leonid Rogozov je nagrađen Ordenom crvene zastave za rad.

U kasnijim godinama, Rogozov je odbacivao sva veličanja njegovog djela. Obično je odgovarao sa osmijehom, skromnim riječima: „Bio je to posao kao i svaki drugi, a moj život kao i svaki drugi“.