
Minogue entró a la sala de cirugía el 21 de mayo en el Hospital Católico Cabrini en Malvern, Victoria. El Primer Ministro de Australia, John Howard, entregó un reporte de su estado de salud. Varios fans de la cantante se amontonaron en los alrededores de la residencia de los Minogue, y el Premier de Victoria, Steve Bracks, señalo que cualquier violación a los derechos de privacidad de la cantante y su familia no serán tolerados, además de criticar duramente a los paparazzi. Varios amigos de la cantante, entre ellos, Olivia Newton-John (que en particular también tuvo su propia batalla contra el cáncer de mama), hicieron un llamado a la comunidad para respetar la privacidad de Minogue.
Tras la operación, Minogue señaló agradecer a sus fans por su preocupación, e hizo su primera aparición pública tras la cirugía el 8 de junio, en el Hospital Infantil Real de Melbourne, visitando a niños con cáncer. Hasta entonces, Minogue comenzó una quimioterapia y viajó a Francia, donde se alojó en el Institut Gustav-Roussy, en Villejuif, donde completó su tratamiento. En Diciembre, Minogue lanza su sencillo Over The Rainbow, un lanzamiento digital, de su gira.
Su DVD Kylie Showgirl, que salió a la venta a finales del 2005, debutó en la primera posición en Australia, llegando a triple platino en sólo tres semanas. Durante su tratamiento, Minogue escribió el libro La Princesa del Espectáculo, que fue lanzado en Octubre del 2006, y su perfume, Darling, fue lanzado en Noviembre. Su interrupción de la gira Showgirl: The Greatest Hits Tour la obligó a suspender sus conciertos en Australia y cancelar sus conciertos en Asia, donde estaban confirmadas las ciudades de Singapur, Bangkok y Hong Kong durante el mes de Junio. Por ello, Minogue decide regresar a su gira, esta vez bajo el nombre de Showgirl: The Homecoming Tour, exclusivamente para Australia y Reino Unido, y la media reportó durante Junio del 2006, que la cantante empezó a asistir a las sesiones de grabación de su nuevo álbum, que marcaría el regreso de la cantante a su trabajo.
El 11 de noviembre del 2006, Minogue regresa a la gira Showgirl: Homecoming Tour, donde bromeó y río con sus fans, y que lloró tras dedicarle su canción Specially For You a su padre, un sobreviviente del cáncer de próstata. La siguiente noche, Bono, el vocalista de U2, apareció y canto a dúo la canción Kids, por estar la banda en su gira Vertigo. También Dannii Minogue, la hermana, apareció en una seguidilla de presentaciones. El 31 de diciembre del 2006, fue vista en el show de año nuevo de la Wembley Arena de Londres, tras pasar la Navidad con su familia.
El 13 de enero del 2007, Minogue debió posponer una presentación por una moderadamente severa infección respiratoria, y el 23 de enero realizó tal presentación. Para celebrar 20 años de carrera desde que The Loco-Motion se puso en el nº 1 de ls lista, el 3 de agosto, realizó una fiesta privada.
El 21 de septiembre del 2007, el sitio web oficial de Minogue anunció: «¡La espera, por fin se acabó! El 26 de noviembre, Minogue lanza X, su primer álbum después de 4 años». El álbum, su décimo, muestra 13 nuevas canciones, y fue grabado en Londres, Estocolmo e Ibiza. Entre los productores, se encuentran antiguos colaboradores, como Guy Chambers, Cathy Dennis y Richard Stannard, tanto como nuevos integrantes del equipo, tales como Bloodshy & Avant, Calvin Harris y Edwin "Lil' Eddie" Serrano. El primer sencillo del álbum fue 2 Hearts, lanzado en Reino Unido el 12 de noviembre. La canción empezó a ser tocada en la radio desde el 10 de octubre, al mismo tiempo que comenzó la promoción del sencillo.