因肺大細胞癌生長迅速，早期易出現淋巴和血行轉移，因此肺大細胞癌的治療關鍵還是在于早期發現早期診斷早期治療。
目前臨床上大細胞肺癌的治療與其他病理類型的非小細胞肺癌的治療模式相同，即對早期可手術患者以手術治療為主，對術后病理分期較晚或發現時已是晚期的患者輔以放、化療治療。但目前臨床上尚缺乏對大細胞肺癌有效的化療方案。一般周圍型肺癌通過肺葉切除即可能達到根治的目的，但肺大細胞癌由于其自身腫瘤特點，易侵及相鄰肺葉，因此常需擴散肺切除范圍，在術前應充分評估患者的肺功能狀況，選擇雙肺葉或全肺切除術，或選擇肺葉加局限性肺切除術，盡可能保留更多的肺組織，避免因肺切除范圍過大而影響治療效果。對于無法耐受手術治療的中晚期大細胞肺癌患者可做放射治療或化療；對于一些身體素質差，免疫力低下的患者可以試用中醫療法、免疫療法或腫瘤疫苗，目前沒有針對大細胞肺癌的明確有效的靶向治療藥物。