His spokesman, Joaquin Navarro-Valls, said the 30-minute tracheotomy "was performed and completed positively".
He said there was no immediate sign of complications. The Pope was recuperating in his hospital room late last night, breathing with the aid of a respirator, according to Italian media.
The drastic nature of the surgery - during which a hole is made in the throat and a tube inserted - underlined the grave condition of the frail Pope, who suffers from Parkinson's disease.
It also raised the question of whether such a sick man could continue to lead the world's one billion Roman Catholics.
The tracheotomy will prevent him from speaking for more than brief periods and may require a prolonged hospital stay.
Dr Navarro-Valls said the operation was needed to "assure the patient's adequate ventilation" and help tackle a persistent problem with the Pope's larynx.
The 84-year-old pontiff was last admitted to hospital on February 2 suffering from laryngeal spasms that blocked the passage of air to his lungs.
The Vatican's spokesman said that the decision to readmit the Pope was because of complications arising from influenza he caught last month.
He said that in the last few days there had been a "renewal of bouts of acute respiratory insufficiency".
Until yesterday morning, the Pope had seemed to be making a tentative recovery, appearing in public on two occasions.
Plaza de San Pedro, Ciudad del Vaticano

El papa Juan Pablo II ha sido recluido nuevamente en la Clínica Gemelli de Roma, debido a una recaída por la gripe que sufre desde hace varias semanas y que lo había internado a comienzos de este mes en el mismo centro asistencial. El pontífice fue llevado en silla de ruedas al interior del hospital, mientras saludaba la multitud.

Horas más tarde, el vocero del Vaticano, Joaquín Navarro-Valls anunció que el pontífice había sido sometido a una traqueostomía, con el fin de mejorar su respiración. La operación habría durado 30 minutos y habría sido exitosa, según Navarro. En la mañana del viernes, Juan Pablo II habría "desayunado en abundancia" luego de haber pasado una noche tranquila en el hospital. No obstante, el jerarca católico no podrá hablar durante algunos días, debido a la operación. Por eso, se ha armado de un cuaderno en el cual escribirá sus necesidades personales y sus decisiones acerca de la Iglesia.

Esta nueva hospitalización abre la discusión acerca de la duración del pontificado de Karol Wojtyla. No obstante, fuentes cercanas al pontífice aseguran que no piensa dimitir. De hecho, durante esta semana estuvo en constante actividad, incluyendo una videoconferencia realizada el miércoles.