טיפול זה כולל ניתוח בו מושתל קוצב מוחי, אשר בדומה לקוצב לב מושתל כולו בתוך הגוף, ומאפשר מתן טיפול הפיך ובשליטה חיצונית אלחוטית בתסמינים התנועתיים של המחלה. הניתוח עוזר במיוחד לטיפול ברעד, נוקשות, איטיות, קושי בהליכה ודיסקינזיות. בנוסף, הוא עוזר לשיפור באיכות החיים ואף נמצא לאחרונה משפר מצב רוח ושרידות במטופלים עם פרקינסון.
יעילות וסיכונים: למרות הסטיגמות הרבות על 'ניתוח מוח', מדובר בניתוח בטוח, עם אחוזי הצלחה גבוהים (50-90% שיפור בתסמיני המחלה התנועתיים בכלל המנותחים), וסיכון נמוך לסיבוכים, כגון זיהום באזור הניתוח (1-4%) ודימום מוחי (0.5%). תופעות לוואי הנובעות מהפעלת הקוצב הינן הפיכות – ונעלמות מיידית עם הורדת עוצמת הגירוי, כיבוי הקוצב, או תכנותו מחדש. לכן, שינויי התנהגות, הפרעות דיבור, החמרה בהליכה, וכו' – אינן תופעות לוואי שכיחות בעקבות הניתוח, ובמידה ומתרחשות – הן הפיכות, בלחיצת כפתור.
הטיפול ב- DBS לפרקינסון מפחית משמעותית גם תופעות לוואי של הטיפול התרופתי (דיסקינזיות, תנועות לא רצוניות דמויות ריקוד) ומאפשר ירידה במינון הטיפול התרופתי בכ 50%. הטיפול ב- DBS יעיל לאורך זמן (כיום קיים מעקב של 20 שנה אחרי מטופלים בארץ ובעולם), אם כי אינו עוצר את התקדמות המחלה, ועל כן תסמינים לא-תנועתיים של המחלה שהקוצב אינו מטפל בהם עדיין יכולים להופיע גם לאחר הניתוח (בשל ההתקדמות הטבעית של המחלה עם הזמן. אלו עלולים לכלול הפרעות דיבור ובליעה, ירידה בזכרון, הפרעת שיווי משקל, וכו'.