Обычно первая химиотерапия при мелкоклеточном раке легкого не дает никакого эффекта. У каждого человека разное физическое состояние и чувствительность к лекарствам, и может потребоваться один или два цикла химиотерапии, чтобы увидеть результаты. По сравнению с другими типами рака легких, мелкоклеточный рак легких обладает большей эффективностью химиотерапии и радиотерапии. Как правило, мелкоклеточный рак легкого не лечится хирургическим путем, а хирургическая резекция проводится только у очень небольшого числа пациентов с ограниченной стадией. Поскольку большинство мелкоклеточных раков легких на момент постановки диагноза имеют тенденцию к распространению по организму и быстро становятся устойчивыми к лекарствам, при неэффективности химиотерапии для лечения может быть выбрана химиотерапия в сочетании с торакальной радиотерапией. Если диагностирован мелкоклеточный рак легких, рекомендуется раннее и стандартизированное лечение, чтобы уменьшить неблагоприятные последствия заболевания.