小細胞肺がんは化学療法が治療の中心ですが、遠隔転移のない「限局型」に分類される場合は放射線療法を併用します。

また、小細胞肺がんは治療がよく効いたあとに、脳への転移で再発することがかなりの頻度でみられるため、最初の治療で効果が十分に得られた場合は、脳への転移を防ぐために予防的全脳照射が行われます。これはPCI：ピーシーアイ (Prophylactic Cranial Irradiation)と呼ばれます。