Keuhkosyövän eri hoitovaihtoehtoja ovat leikkaus, sädehoito, solunsalpaajahoito, täsmälääkitys ja immunoterapia sekä niiden yhdistelmät. Hoito, joka tehoaa yhdelle potilaalle, ei välttämättä tehoa toiselle. Tästä johtuen keuhkosyövän hoito räätälöidään jokaiselle potilaalle yksilöllisesti. Keuhkosyövän tyyppi ja levinneisyys sekä potilaan yleiskunto, muut sairaudet ja mielipide otetaan huomioon, kun valitaan parhaaksi arvioidut hoitomuodot.
Erityisesti solunsalpaajahoidon aikana elimistössä ei saisi olla tulehduspesäkkeitä, kuten tulehtuneita hampaita, koska ne voivat altistaa vaikeille yleisinfektioille. Hampaiston kunto kannattaakin tarkastuttaa ja tarvittaessa hoitaa tulehtuneet hampaat ennen hoitojen aloitusta.
Mahdollinen tupakointi on tärkeää lopettaa, sillä tupakoinnin lopetus muun muassa parantaa sädehoidon tehoa ja edistää keuhkosyöpäleikkauksesta toipumista. Tupakoinnin lopettaminen parantaa myös keuhkosyövän ennustetta. Tupakoinnin lopettamiseen on mahdollista saada lääkkeellistä apua, joten asia kannattaa ottaa herkästi puheeksi hoitavan lääkärin kanssa.
Leikkaushoito on mahdollinen vain noin 20 %:ssa keuhkosyövistä. Leikkaus on mahdollinen silloin, kun syöpä on paikallinen (asteet I-II ja osa asteen III syövistä) ja potilaan yleiskunto sekä keuhkojen toiminta ovat riittävän hyvät. Joskus leikkaukseen yhdistetään lääkehoitoja ja/tai sädehoitoa ennen tai jälkeen leikkauksen.
Etäpesäkkeitä laajemmalle elimistöön lähettäneen keuhkosyövän (aste IV) hoidon tavoitteena ovat yleensä syövän aiheuttamien oireiden vähentäminen, syövän etenemisen hidastaminen ja elinajan pidentäminen.