Pilihan pengobatan yang paling efektif untuk glioblastoma adalah kombinasi pembedahan, radioterapi, dan kemoterapi. Pembedahan direkomendasikan untuk mengangkat tumor secara aman dan maksimal sambil mempertahankan fungsi neurologis pasien. Radioterapi dapat membunuh atau menekan sel-sel tumor yang tersisa dan memperpanjang kelangsungan hidup pasien. Radioterapi menganjurkan penggunaan radioterapi otak eksternal lokal, dan beberapa teknik radioterapi baru (seperti radioterapi konformal dan modulasi intensitas) telah meningkatkan efektivitas radioterapi eksternal dan mengurangi efek samping radioterapi pada pasien. Temozolomide yang diberikan bersamaan dengan radioterapi setelah pembedahan dan digunakan selama 6 kali setelah radioterapi telah menjadi standar perawatan untuk glioblastoma yang baru didiagnosis dan secara signifikan dapat meningkatkan kelangsungan hidup bebas perkembangan dan waktu bertahan hidup pasien. Tingkat metilasi MGMT endogen, status mutasi isocitrate dehydrogenase dan delesi heterozigot kromosom 1p/19q dapat digunakan sebagai prediktor sensitivitas terhadap radioterapi dan prognosis yang baik untuk glioblastoma dan oligodendroglioma.