直肠癌的治疗需要结合手术，辅以化疗和放疗。
I.手术治疗：
1.根治性手术
经腹会阴联合切除术（Miles手术）适用于距肛缘7cm以内的直肠下段癌，切除范围包括乙状结肠及其系膜、直肠、肛管、肛门剑突。坐骨直肠窝和肛门周围皮肤的组织，系膜下的血管 在左动脉分叉处以下结扎解剖动脉根部或左结肠动脉，并清扫相应的动脉旁淋巴结。在腹部做一个永久性结肠造口（人工肛门）。这种手术是完全切除，治愈率很高。
然而，许多研究发现，经腹部会阴部切除直肠癌的肿瘤学预后明显比前部直肠切除术差。圆周边缘阳性和术中肠穿孔被认为是APR后预后不佳的主要原因。近年来，欧洲外科医生提出了一个新的手术概念--腹腔镜外切除术（ELAPE）。该手术强调沿提肛肌外侧平面游离，整体切除肛管、提肛肌和低位直肠系膜，不切除过多的结直肠窝组织和肛周皮肤，可有效降低术中穿孔率和标本CRM阳性率，不增加会阴并发症，明显改善预后。因此，ELAPE手术被认为是21世纪外科技术的重大进展之一。
经腹前直肠切除术（Dixon手术），适用于距肛缘12厘米以上的上段直肠癌，包括腹腔内切除乙状结肠和直肠的大部分，游离腹膜反射以下的直肠，腹膜外吻合乙状结肠和直肠的切端。这种手术创伤小，可以保留原有的肛门，比较理想。如果癌细胞较大且已浸润周围组织，则不应采用。这种手术遵循完全直肠系膜切除术（TME）的原则。
然而，对于肥胖和盆腔狭窄的患者，由于难以显露手术区域，经腹切除有残留肿瘤的风险，而且难以保留肛门；因此，2010年西班牙的Lacy等人提出了经肛门TME手术。它不仅提高了手术质量，降低了复发率，而且还增加了保留肛门的机会。
2.姑息性手术
如果癌症有严重的局部浸润或广泛转移而不能治愈，为了解除梗阻和减少病人的痛苦，姑息性切除是可行的，有限地切除有癌症的肠段，缝合远端直肠，取乙状结肠做造口（Hartma手术）。如果这不可能，则只进行乙状结肠造口，特别是对已有肠梗阻的病人。
II.放射治疗
放射治疗在直肠癌的治疗中具有重要地位。目前认为，对于局部分期较晚的中低位直肠癌，术前同步放疗后进行手术比手术后放疗的生存期更长。
III.化疗
术后病理分期为II期和III期的直肠癌患者，建议进行术后化疗，总时间为六个月。
