El tratamiento para estos pacientes consistirá en una combinación de varias técnicas como son la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia. Su utilización dependerá del tipo de cáncer y del estadío en el que se encuentre.

Cuando está indicada, la cirugía es la modalidad de tratamiento con más probabilidades de resultar curativa, recurriéndose a ella siempre que la totalidad del cáncer se pueda extirpar y el estado respiratorio del paciente tolere la eliminación de la porción de pulmón que es necesario extirpar.

Los cánceres microcíticos de pulmón se operan con una frecuencia limitada, puesto que habitualmente se diagnostican en fase avanzada. Aproximadamente, la mitad de cánceres no microcíticos de pulmón se pueden extirpar quirúrgicamente.

Para ello es esencial que no existan metástasis y que los ganglios de la zona central del pecho (mediastino) estén libres de tumor, así como que el tumor no haya invadido estructuras inextirpables como la tráquea, la arteria aorta o las pleuras.

Cuando se extirpa sólo una pequeña porción de pulmón (cuando el tumor está muy localizado) se habla, por ejemplo, de resección en cuña, o bien, de segmentectomía (extirpación de un segmento pulmonar). Si se extirpa un lóbulo del pulmón, se llamará lobectomía.  Si se quita todo el pulmón, se habla de neumonectomía.

La radioterapia emplea radiaciones X de alta energía para destruir las células cancerosas. Se utiliza un aparato llamado acelerador lineal que envía los rayos sólo a la zona afectada.

Cuando se emplea la radioterapia como tratamiento secundario, tras la cirugía, se utiliza sobre todo para destruir aquellas células que no se hayan podido extirpar.  Otra utilidad para la que se emplea la radioterapia es para aliviar los síntomas que provoca el cáncer, como son el dolor, la dificultad para tragar, etc.

La quimioterapia es la primera opción de tratamiento en la mayoría de casos de cáncer de células pequeñas. Es capaz de controlar fácilmente los síntomas, que suelen ser muy acusados en esta clase de cáncer. Sin embargo, las curaciones son excepcionales y muchos de los pacientes con este tipo de cáncer de pulmón sufren recaídas pasados uno o dos años.

No todos los enfermos podrán ser intervenidos quirúrgicamente pues dependerá de si tienen suficiente capacidad respiratoria como para soportar una escisión de parte o de la totalidad del pulmón y de cómo sea su estado general.

En el cáncer de pulmón, suele emplearse una combinación de medicamentos. Algunos de estos fármacos pueden administrarse por boca o por vena. Cuando llegan al torrente sanguíneo, estos medicamentos se expanden por todo el organismo y actúan contra las células cancerosas, destruyéndolas. Por este motivo, es muy útil en aquellos cánceres que se han extendido a otras áreas.

La quimioterapia puede administrarse como tratamiento principal o como terapia de ayuda a la cirugía. En muchas ocasiones, se administra antes de la cirugía, con la intención de reducir el volumen del tumor y allanar el camino al cirujano. Incluso a veces, algunos cánceres de pulmón inoperables se convierten en operables tras algunos meses de quimioterapia.

También es posible recibir quimioterapia después de la cirugía, incluso cuando todo el tumor se ha extirpado con éxito. La razón es que con esta estrategia se evita un porcentaje de recaídas y acaban curándose más pacientes a largo plazo. Se conoce a esta clase de tratamiento oncológico como quimioterapia adyuvante.