直肠腺癌的治疗需综合多种方式，手术是主要的根治手段，早期直肠腺癌通过手术切除，5年生存率较高，约60%~70%。
手术治疗
根治性手术： 对于早期及部分中期直肠腺癌，根治性手术是首选。例如低位前切除术，适用于距离肛缘5~10厘米的肿瘤；腹会阴联合直肠癌根治术，适用于距离肛缘不足5厘米的肿瘤。手术会切除肿瘤及周围部分组织，以达到彻底清除病灶的目的。姑息性手术： 若患者处于晚期，出现肠梗阻等情况，可考虑姑息性手术，如结肠造口术，暂时解除肠道梗阻，改善患者生活质量，但无法根治肿瘤。
放疗
术前放疗： 可以缩小肿瘤体积，提高手术切除率，降低肿瘤分期，使一些原本无法手术切除的肿瘤变为可切除。一般在手术前进行2~4周的放疗，剂量通常为45~50Gy。术后放疗： 适用于手术切除不彻底，或肿瘤侵犯周围组织、有淋巴结转移的患者。可以杀灭残留的肿瘤细胞，降低局部复发率。
化疗
辅助化疗： 用于根治性手术后，杀灭可能存在的微小转移灶，降低复发风险。常用的化疗方案有FOLFOX（奥沙利铂、亚叶酸钙、5-氟尿嘧啶）、CapeOX（卡培他滨联合奥沙利铂）等。一般在术后4~8周开始化疗，疗程通常为6个月左右。新辅助化疗： 对于局部晚期的直肠腺癌，新辅助化疗可以使肿瘤缩小，提高手术切除率和保肛率。常用的化疗药物与辅助化疗类似。
靶向治疗
抗EGFR靶向药物： 如西妥昔单抗，适用于RAS基因野生型的直肠腺癌患者。可以与肿瘤细胞表面的EGFR结合，阻断信号传导，抑制肿瘤细胞生长。通常需要与化疗联合使用。抗VEGF靶向药物： 例如贝伐珠单抗，通过抑制血管内皮生长因子，阻止肿瘤血管生成，从而抑制肿瘤生长和转移。也常与化疗联合应用于直肠腺癌的治疗。