Pengobatan utama untuk metastasis otak kanker paru non-sel kecil adalah radioterapi, yang ditentukan oleh kontrol lesi ekstrakranial dan ukuran lesi intrakranial. Jika terdapat lebih dari 3 lesi, radioterapi seluruh otak harus menjadi pengobatan utama, dan tergantung pada situasinya, radioterapi stereotaktik dapat ditambahkan kemudian. Kemoterapi saja pada umumnya tidak efektif.