小细胞肺癌的治疗以化疗为主，可以联合或序贯以放疗，对于不到5%的仅限于肺实质内的早期患者考虑手术治疗。局限期 SCLC以同步放化疗或化疗、放疗序贯治疗为主，同步放化疗优于序贯治疗，同步放化疗应尽早，并应给予预防性全脑放疗，预防性全脑放疗对生存的益处显著。广泛期SCLC以化疗为主，择期行局部或转移灶治疗。
手术治疗
按照TNM分期T1-2N0M0的患者经纵隔镜或外科分期证实者可行手术切除，即使是达到完全切除的患者术后亦需行化疗。
药物治疗
单药方案，1990s以前针对许多药物单药对SCLC的疗效的研究较多。
2000年以前多个在SC LC广泛期患者中进行的III期临床研究证实了EP方案、CAV方案等在延长生存方面较单药所具有的优势。目前推荐的一线化疗方案主要是联合化疗方案，如下：
EP方案：依托泊甙 联合 顺铂。
CAV方案：环磷酰胺(CTX)+阿霉素(ADM)+长春新碱(VCR)1。
伊立替康 联合 顺铂。
一线后可考虑选用托泊替康、紫杉类及氨柔比星等。
放射治疗
可分为根治性和姑息性治疗两种，剂量 60-70Gy/2Gy/f。