O principal tratamento para as metástases cerebrais do cancro do pulmão não pequenas é a radioterapia, que é determinada pelo controlo das lesões extracranianas e pela dimensão das lesões intracranianas. Se houver mais de 3 lesões, a radioterapia do cérebro inteiro deve ser o tratamento principal, e dependendo da situação, a radioterapia estereotáxica pode ser acrescentada mais tarde. A quimioterapia por si só não é geralmente eficaz.