當肺葉切除術無法完整切除病變時，可考慮行全肺切除術。通常適合于以下情況：中央型肺癌累及主支氣管；肺實質內巨塊型的癌腫跨葉裂生長或侵犯葉間血管及淋巴結；轉移淋巴結累及主支氣管。全肺切除術（尤其是右全肺切除術），可導致一半以上的肺功能和肺血管床減損，手術風險和并發癥較肺葉切除術大，手術死亡率大約是肺葉切除術的2倍，達4%～5%或更多。
擴大性全肺切除術有以下三種：
①心包內全肺切除術，是最常用的一種形式，是指當中央型肺癌侵及肺動、靜脈近根部，已無法或不宜在心包外結扎處理肺血管時，可打開心包，處理肺動、靜脈，并行全肺切除術。
②主動脈弓上全肺切除術，當病變累及左主支氣管近開口處，須行左全肺切除時，左主支氣管在接近開口處切除，即在主動脈弓的上方切除。
③隆嵴重建全肺切除術，當病變侵及隆嵴甚至遠端氣管時，需要將下段氣管、隆嵴，一側主支氣管及全肺（通常是右側）一并切除，然后行氣管和另一側主支氣管的吻合，重建氣道。