Pembedahan Ilizarov yang dikembangkan pada tahun 1951 oleh Gavriel Ilizarov, seorang ahli ortopedik Rusia, merupakan kaedah osteogenesis peregangan yang paling lama dan paling biasa digunakan. Prosesnya adalah seperti berikut:

• Tulang-tulang dan saluran-saluran yang hancur dibuang dan meninggalkan luang;
• Bahagian sihat pada tulang atas dipatahkan menjadi dua bahagian dengan gergaji luar;
• Kaki kemudian dipasang dengan rangka Ilizarov yang menembusi kulit, otot dan tulang;
• Skru yang dipasangkan pada tulang tengah dipusingkan satu milimeter setiap hari supaya tisu tulang yang baru bertumbuh di zon pertumbuhan dapat direngangi secara beransur-ansur untuk mengurangkan luang. (Satu milimeter telah didapati sebagai kadar perengangan tulang yang optimum. Pemanjangan yang terlalu cepat akan menyebabkan tisu lembut terbatas dan mengakibatkan bukan sahaja sakit tetapi juga ketidakupayaan mengisi luang; sebaliknya jika terlalu lambat, tisu tulang akan menjadi keras sebelum siap proses pemanjangan.);
• Selepas luang ditutup, pesakit akan meneruskan pemakaian rangka sehingga tulang baru menjadi keras; biasanya, tempoh menunggu adalah 120 hari sebelum kaki boleh diguna semula.

Pembedahan Ilizarov adalah amat sakit, tidak selesa, mudah diserang jangkitan dan sering menyebabkan parut yang hodoh. Pada suatu ketika, rangka diperbuat daripada cecincin keluli tahan karat yang beratnya sehingga tujuh kilogram, akan tetapi model yang lebih baru diperbuat daripada karbon yang walaupun lebih ringan, sama besar dan kekok untuk dipakai.

Buat beberapa dekad, kaedah Ilazarov merupakan peluang yang terbaik untuk pemulihan tulang hancur serta pelurusan tulang yang bengkok. Kejayaan cemerlang dalam osteogenesis peregangan pada dekad 1990-an telah menghasilkan kaedah alternatif yang kurang sakit dan lebih senang (walaupun lebih mahal).