肺癌腦轉移後患者的自然生存期爲1~3個月，且大部分患者伴有顱內高壓症狀及肢體、語言障礙，一旦病情進展迅速，預後多不良。
肺癌腦轉移患者治療以手術、放療爲主。對較大的、孤立性的、內有出血及壞死的病竈，則考慮手術治療。放療損傷小、作用快，可明顯改善症狀，減輕痛苦，提高生活質量，總有效率達70%~90%。對於孤立的病竈可採用立體定向放射治療或外科切除，也可兩者合用。
肺癌腦轉移竈通常爲較規則的球形，發現時直徑一般<3 cm，呈非侵襲性，且位於功能較少的腦灰白質交界處，比較適合立體定向放療。專家進行的前瞻性研究顯示，全腦放療聯合立體定向放療的1年控制率爲61%，中位生存期爲2.3個月，1年生存率爲8%。美國國立綜合癌症網絡指南對肺癌單發腦轉移的推薦治療方式爲立體定向放療或手術切除後行全腦放療。
多發腦轉移的治療手段主要是全腦放療，配合皮質激素減輕腦水腫，改善神經系統症狀。有前瞻性對比研究將放化療以不同的方式序貫應用，結果發現，因爲放療對血腦屏障的破壞使化療藥物易進入腦組織，故採用全顱放療+伽馬刀+VMP方案(長春新鹼+6-巰基嘌呤+潑尼鬆)化療較全腦放療和全顱放療+伽馬刀放療更能延長患者的生存期，是治療非小細胞肺癌的最優組合。但,患者1年以上生存率差異無顯著性。
腦放療一直是小細胞肺癌腦轉移姑息治療的首選方式，但單純全腦放療的總緩解率爲50%，完全緩解率爲27.3%，中位生存期僅爲4.7個月。許多學者提出對小細胞肺癌患者進行腦預防照射，使腦轉移率從20%~25%減少至5%，但患者的生存期無明顯延長。
