زمانی که سرطان تا اندازه ای گسترش یافت که نتوان با درمان به زندگی بهتر و عمر بیشتر رسید، شیمی درمانی و پرتودرمانی می تواند تومور را کوچک کند و کمک کند تا علایمی مانند درد استخوان یا مسدود شدن راه هوا کنترل گردد. مهمترین درمان سرطان ریه سلول-کوچک شیمی درمانی می باشد.