زمانی که سرطان ریه سلول غیر کوچک در مرحله ای که در یک ریه پخش شده باشد تشخیص داده شود، در بعضی موارد جراحی کمک می کند. جراح ممکن است بخشی از ریه که تومور در آن می باشد، یا در صورت لزوم کل ریه را بر دارد. بعضی از بیماران نیز نیاز به پرتودرمانی و شیمی درمانی دارند تا هرگونه سلول سرطانی باقیمانده را از بین ببرد. جراحی معمولا برای بیمان با سرطان ریه سلول-کوچک مفید نمی باشد زیرا در زمان تشخیص بیماری سرطان در جای دیگر گسترش یافته است.