肺癌主要有四大基本治療手段：手術、放療、化療及靶向治療。下面詳細介紹每一種治療方法，之後介紹不同期別及類型的治療原則。
手術
手術的目的是完整切除肺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。雙肺共有5個葉，左邊有2葉，右邊有3葉。肺葉切除是非小細胞肺癌最有效的手術切除方式，即使腫瘤非常小。無論何種原因，如果無法行肺葉切除，外科醫生將楔形切除腫瘤組織，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。
輔助治療
輔助治療是為了降低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。
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。
化療
化療是應用藥物殺死腫瘤細胞。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。研究證明化療對於大多數期別的患者均能夠改善生活質量，延長生存期。
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。
貝伐單抗(Avastin)是一個與化療聯合應用治療肺癌的藥物。貝伐單抗類的藥物阻斷新生血管的生成，而新生血管對於腫瘤的生長與轉移是必需的。使用貝伐單抗發生嚴重出血的風險是2%。
