总的治疗原则是手术切除可到达的病变或者去骨瓣，从而缓解颅内压增高，顺便取得病理，从而为进一步的寻找原发灶提供思路。不可达到的病变，则采用立体定向活检。如果肿瘤直径小于3cm，则可以进行放射外科治疗。
治疗措施通常包括：
1、立即的针对脑转移癌的治疗措施;
2、随后的密切随访来寻找原发脑肿瘤。
立即的治疗措施分为两种：
1) 支持治疗：激素，抗痉挛药物和抗生素，抗凝药物和抗抑郁药物。抗癫痫药物的应用存在争议，美国神经内科学会建议在术后一周内逐渐停药。
2) 决定性的治疗：手术，全脑放疗，放射外科治疗或者两者同时，系统性化疗或者局部化疗。
手术治疗：
对于多发的转移癌，放疗是主要的治疗手段。如果肿瘤单发，且位于手术可以到达的位置，而且大于3cm，则手术加上放疗就成为主要的治疗手段。不幸的是，大约一半左右的单发肿瘤因为不能接近或者系统性疾病或者其他因素实际上并不适合于手术。
立体定向放射外科：和手术治疗的效果实际上是一样的，无论组织类型或者病变部位，脑干对集中放疗的耐受程度目前尚不清楚。但是最常见的并发症为严重的水肿，坏死和出血引起的占位效应。
分次立体定向放疗：更加舒适，且价格便宜，可以和放疗增敏剂结合来进行。
全脑放疗：RTOG放射治疗肿瘤组认为对于单发不能切除的脑转移癌或者多发的脑转移癌全脑放疗和立体定向结合是标准的治疗方法。大约5.1%的病人有晚期的神经毒性，如记忆丧失，痴呆。
化疗：化疗的作用不大。
预后：大部分病人死于颅外疾病，小部分病人可以活过5年。
