治療手法由肺癌的種類 (請參考定義)、有否擴散、臨床症狀來決定。其他因素如病人的健康狀況及耐受大手術的能力都影響治療方案的選擇，例如吸煙者常有肺功能不良，使他們對手術有風險。

手術只可在腫瘤可完全切除的基礎上執行。小細胞型肺癌用化療比手術治療的效果好，所以通常不選擇手術治療。非小細胞型肺癌的病人，在早期癌症未擴散致肺外，選擇手術生存率達 70%。如果癌症開始擴散但仍局限在胸腔內，仍可用手術治療，但病人須同時接受放療和化療。這類病人的生存機會少於 50%。

一些已廣泛擴散的病人亦可做手術，因為肺癌導致呼吸道阻塞等苦惱症狀，須需用手術解除。

手術切除常常包括肺的一部份和癌腫首先侵犯的淋巴腺，這叫肺葉切除術。有時如醫生認為整個肺臟切除可以清除癌腫，他們會進行此項手術叫全肺切除術。

放射線治療(放療)是已擴散病例及對放射線敏感癌細胞類型的選擇。這些強烈放射線光束會在數星期內對準腫瘤區域，連續多次照射以消滅癌細胞。放療會用於手術後病人，消除剩餘癌細胞或手術遺留的細小腫瘤。放療通常用於控制肺癌引致的症狀但很少用於根治肺癌。他可以減慢或停止腫瘤生長，但不能阻止癌腫擴散去其他地方。放療可用於治療肺癌引起的疼痛，特別是由腫瘤擴散致骨胳引起的。

放療對所有細胞都有破壞性，所以要小心謹慎使用。即使如此，患者亦會有副作用，例如血細胞減少、感染、疲倦、噁心、嘔吐和腹瀉。

化學藥物治療(化療)即是使用對癌細胞有高度毒性的藥物，常用於癌腫已擴散致肺部外或已知對某類藥物敏感的肺癌類型，一般經由靜脈導管連續注入。化療是小細胞型肺癌的首選，因這類腫瘤對治療的反應最好，特別是早期發現的。像放療一樣，由於化療對正常細胞亦有毒性作用，會產生嚴重副作用；快速生長細胞如血細胞、免疫細胞和肝細胞會受到影響，並需要一段長時間回復正常功能。一些腫瘤治療中心正嘗試使用一些已知能促進免疫系統的中藥配方，幫助癌症病人對抗化療引起的副作用。

姑息療法就是當認為治療無效時，只會集中處理及減輕疼痛或其他痛苦症狀。鴉片止痛、自動靜脈注射嗎啡泵、物理治療、按摩、催眠治療、家庭支援及輔導、中藥都會用於舒緩症狀。 一些病人會在臨終療養所渡過最後的日子，但也有一些會選擇留在家中與至愛渡過。