直腸癌的治療需要結合手術，輔以化療和放療。
I.手術治療：
1.根治性手術
經腹會陰聯合切除術（Miles手術）適用於距肛緣7cm以內的直腸下段癌，切除範圍包括乙狀結腸及其系膜、直腸、肛管、肛門劍突。坐骨直腸窩和肛門周圍皮膚的組織，系膜下的血管 在左動脈分叉處以下結紮解剖動脈根部或左結腸動脈，並清掃相應的動脈旁淋巴結。在腹部做一個永久性結腸造口（人工肛門）。這種手術是完全切除，治癒率很高。
然而，許多研究發現，經腹部會陰部切除直腸癌的腫瘤學預後明顯比前部直腸切除術差。圓周邊緣陽性和術中腸穿孔被認為是APR後預後不佳的主要原因。近年來，歐洲外科醫生提出了一個新的手術概念--腹腔鏡外切除術（ELAPE）。該手術強調沿提肛肌外側平面遊離，整體切除肛管、提肛肌和低位直腸繫膜，不切除過多的結直腸窩組織和肛周皮膚，可有效降低術中穿孔率和標本CRM陽性率，不增加會陰併發症，明顯改善預後。因此，ELAPE手術被認為是21世紀外科技術的重大進展之一。
經腹前直腸切除術（Dixon手術），適用於距肛緣12釐米以上的上段直腸癌，包括腹腔內切除乙狀結腸和直腸的大部分，遊離腹膜反射以下的直腸，腹膜外吻合乙狀結腸和直腸的切端。這種手術創傷小，可以保留原有的肛門，比較理想。如果癌細胞較大且已浸潤周圍組織，則不應採用。這種手術遵循完全直腸繫膜切除術（TME）的原則。
然而，對於肥胖和盆腔狹窄的患者，由於難以顯露手術區域，經腹切除有殘留腫瘤的風險，而且難以保留肛門；因此，2010年西班牙的Lacy等人提出了經肛門TME手術。它不僅提高了手術質量，降低了複發率，而且還增加了保留肛門的機會。
2.姑息性手術
如果癌症有嚴重的局部浸潤或廣泛轉移而不能治癒，為了解除梗阻和減少病人的痛苦，姑息性切除是可行的，有限地切除有癌症的腸段，縫合遠端直腸，取乙狀結腸做造口（Hartma手術）。如果這不可能，則只進行乙狀結腸造口，特別是對已有腸梗阻的病人。
II.放射治療
放射治療在直腸癌的治療中具有重要地位。目前認為，對於局部分期較晚的中低位直腸癌，術前同步放療後進行手術比手術後放療的生存期更長。
III.化療
術後病理分期為II期和III期的直腸癌患者，建議進行術後化療，總時間為六個月。
