Geralmente, o primeiro passo é a remoção cirúrgica da maior parte possível do tumor, dentro de uma margem de segurança para não comprometer funções normais. Alguns tumores podem ser curados apenas com cirurgia ou com cirurgia combinada com radioterapia, como é o caso de meningeomas, alguns ependimomas, gangliogliomas e astrocitomas cerebelares.
Tumores como astrocitomas anaplásicos ou glioblastomas não são curados por meio de cirurgia, porque as células cancerosas se alastram demais pelo tecido cerebral vizinho ao tumor. A cirurgia, porém, diminui a pressão que o tumor exerce sobre o restante do cérebro e reduz sintomas como dores de cabeça, náuseas, vômitos e visão turva, melhorando a qualidade de vida do paciente e prolongando sua sobrevida.
A principal cirurgia para diagnóstico e tratamento de tumores cerebrais é a craniotomia. A colocação de válvulas é outro procedimento usado para aliviar os sintomas decorrentes de hidrocefalia obstrutiva, provocada pelo tumor. A craniotomia é a abertura cirúrgica do crânio para exposição do cérebro. O neurocirurgião dispõe hoje de uma série de equipamentos de precisão para realizar esse tipo de procedimento cirúrgico, mesmo em tumores localizados em situação difícil e delicada. O cirurgião pode, por exemplo, operar usando um microscópio para ver melhor o tecido cerebral, além de dispor de ultrassonografia, tomografia e ressonância para encontrar e delimitar tumores mais profundos.
A maioria dos tumores cerebrais que não é curada com cirurgia é tratada com radioterapia, que mata as células cancerosas remanescentes. Como altas doses de radiação podem danificar o tecido cerebral sadio, o especialista planeja o tratamento de forma que centralize a maior dose possível de radiação no tumor e a menor dose possível nos tecidos próximos. A chamada radioterapia conformal 3D, usa tomografia e computadores para planejar o tratamento, de maneira que a irradiação se combine com a forma do tumor, o que significa menos danos para os tecidos sadios. Outra opção é a radiocirurgia estereotáxica, que concentra altas doses de radiação no tumor e minimiza a que atinge os tecidos normais. Nessa técnica, vários feixes de radiação relativamente fracos são apontados para o tumor a partir de diferentes direções. Esses feixes fracos convergem para o mesmo ponto, o tumor, onde se somam para criar uma dose capaz de matar as células cancerosas. Esse tratamento é bastante útil para tumores de cérebro e medula espinhal que não podem ser removidos ou reduzidos cirurgicamente ou quando o estado geral do paciente não permite que ele seja submetido a uma cirurgia complexa. A radiocirurgia pode ser feita em dose única ou em várias sessões, distribuídas ao longo de várias semanas.
Algumas drogas quimioterápicas não conseguem atingir o alvo por causa da barreira hematoencefálica, que impede que determinados medicamentos cheguem ao cérebro e à medula espinhal. Tumores malignos podem romper essa barreira, mas essa ruptura não é completa. Isso significa que um quimioterápico injetado ou administrado por via oral tem menos probabilidade de atingir um tumor no cérebro do que em outras partes do corpo. Mesmo assim, a quimioterapia pode funcionar e é bastante usada, sobretudo nos tumores de alto grau (bastante agressivos). Na maioria das vezes, os quimioterápicos são usados junto com a radioterapia ou após o tratamento radioterápico. Alguns tipos de câncer de cérebro respondem muito bem à quimioterapia.
Astrocitomas não infiltrativos: esses tumores incluem os astrocitomas juvenis pilocíticos, que geralmente atingem o cerebelo de indivíduos jovens, e os astrocitomas subependimais de células gigantes, quase sempre associados à esclerose tuberosa. Na maioria desses casos, os astrocitomas são curados com cirurgia apenas. Pacientes com mais idade, porém, têm menos chances de cura. Radioterapia pode ser usada se o tumor não for completamente removido por cirurgia.