O objetivo da cirurgia é a remoção do tumor. O tipo de cirurgia realizada depende da localização do tumor, no pulmão. Uma operação para remoção de apenas uma pequena parte do pulmão, chama-se ressecção segmentar ou em cunha. Quando o cirurgião remove um lobo inteiro do pulmão, o procedimento chama-se lobectomia. A pneumectomia corresponde à remoção total de um pulmão.

Na quimioterapia utilizam-se  de fármacos com a capacidade de eliminarem ou inibirem o crescimento das  células tumorais em todo o organismo. A sua ação é sobretudo sobre as células tumorais que se multiplicam muito rapidamente embora também possam afetar células não tumorais (como as do sangue, dos folículos pilosos e das mucosas entre outras).,

A quimioterapia pode ser usada para controlar o crescimento do tumor ou para aliviar os sintomas. Grande parte destes fármacos, são administrados por via endovenosa. Alguns são administrados  por via oral, sob a forma de comprimidos.

A radioterapia atua através da emissão de radiação ionizante e pode ter um objetivo curativo ou paliativo. Atua preferencialmente nas células tumorais dado o seu rápido crescimento . É direcionada para uma área limitada e afeta as células cancerígenas apenas na área onde incidiu. Pode ser o único tratamento utilizado ou pode ser associada à quimioterapia (simultaneamente ou sequencialmente) ou à cirurgia (antes ou após).

Nestes tratamentos são usados diversos tipos de radiações, bem como diferentes formas de administração. A forma mais comum é a radioterapia externa, sendo o dispositivo que emite radiações exterior ao organismo.

A terapêutica alvo é um tratamento dirigido a alvos moleculares específicos, envolvidos em mecanismos biológicos fundamentais utilizados pelas células tumorais para crescerem e desenvolverem-se. Estas terapêuticas procuram atuar de uma forma dirigida, causando menos danos nas células normais. Os alvos são geralmente proteínas resultantes de genes mutados, que são depois inativadas pelo fármaco administrado. Exemplos de genes mutados para os quais já foram desenvolvidos fármacos alvo – EGFR, ALK, BRAF, ROS1. Estas terapêuticas são administradas de forma oral.

A imunoterapia usa o sistema imunológico (responsável pela defesa do organismo)  do próprio doente para combater o cancro. Os medicamentos de imunoterapia ajudam o sistema imunológico a aumentar a sua eficácia para detetar ou atrasar o crescimento das células cancerígenas e contribuem para aumentar a sua eficácia na eliminação dessas células.

As células tumorais escapam frequentemente ao sistema imunitário através do bloqueio de mecanismos de sinalização responsáveis pela sua regulação. Podem, por exemplo, apresentar na sua superfície uma proteína denominada PD-L1 que se liga à proteína PD-1 (indutora da morte programada das células de defesa), inativando as células de defesa, evitando assim que estas possam destruir as células cancerígenas.

A imunoterapia consiste em administrar anticorpos que se vão ligar a estas proteínas (ex. PD-1, PD-L1, CTLA4) e impedem a ligação das células cancerígenas às células T e sua posterior inativação.

Desta forma, o sistema imunológico mantém-se capaz para realizar a sua função, ou seja, reconhecimento das células cancerígenas como estranhas ao organismo e sua destruição.