肺癌主要有四大基本主要治療手段：手術、放療、化療及靶向治療。大部分肺癌患者需要與多個醫學專家交流，接受不止一種治療。例如，化療可以在手術前或手術後，也可在放療前、與放療同步或放療後。患者應該知道需要不同學科醫生之間，包括內科醫生、胸外科醫生、放射科醫生、病理科醫生、生物免疫科醫生、中醫科醫生、心理科以及營養科會診以便會進行很好的溝通，制定出最佳的治療方案。
首先：手術：一般而言指的是根治術，不指姑息手術，根治術其目的是完整切除肺部腫瘤及胸腔內鄰近的淋巴結。切除的腫瘤周邊必須帶有部分正常組織（稱為切緣）。陰性切緣是指病理醫生檢查切除的腫瘤組織，在腫瘤周圍的正常組織中未發現癌細胞。如果無法行肺葉切除，外科醫生行楔形切除腫瘤組織，周圍也要帶有正常組織切緣。如果腫瘤與胸腔中部靠的太近，手術則可能需要行全肺切除。術後恢復的時間取決於切除肺組織的大小及病人術前的健康狀況。
關於根治性手術，不得不提的是新輔助放化療與輔助放化療。輔助治療是為了降低肺癌根治術後患者的復發風險而採取的治療措施。輔助治療包括放療和化療（未來可能還會包括靶向治療）。目的是儘可能的消滅體內可能殘存的癌細胞。輔助治療只可能降低復發風險，而不能阻止復發。新輔助放化療指的是在肺癌根治術前為了達到降期、使不能達到根治術的患者能夠術後、減少術後出血等原因而在根治術前作的放化療。
其次：放療：放射治療是應用高能量X線或其他能量粒子來殺死腫瘤細胞。與手術一樣，廣泛轉移的患者不適合行放射治療。
放射治療只能殺死處於放射線束路徑上的腫瘤細胞，但也能殺死處於該路徑上的正常組織細胞，因此，如果射野累及身體區域過大，不能應用放療。
第三：化療：化療是應用化學藥物殺死腫瘤細胞。
系統性化療通過血流定位至全身的癌細胞。化療是腫瘤內科醫生來執行的，分全身化療和局部化療。
研究證明化療對於所有期別的患者均能夠改善生活質量，延長生存期。
第四：靶向治療：是指針對那些促進癌症發生發展的缺陷基因和蛋白的治療方法。
在某些肺癌細胞中，這些異常蛋白通常大量存在。主要藥物有全身靜脈使用的血管生成抑制劑：貝伐單抗（Avastin）、表皮生長因子受體阻斷劑：西妥昔單抗(Erbitux)、以及口服使用的表皮生長因子受體阻斷劑：厄洛替尼（特羅凱）、吉非替尼（易瑞沙）。
當然，肺癌治療目前強調綜合治療，其中中醫藥治、生物免疫治療引人注目。
