1、手术治疗
分根治性和姑息性两种。
根治性手术
手术固然能切除癌肿，但还有残癌、或区域淋巴结转移、或血管中癌栓存在等，复发转移几率非常高。手术方式根据癌肿在直肠的位置而定。直肠壁内有粘膜下淋巴丛和肌间淋巴丛两个系统，癌细胞在肠壁内淋巴系统的转移不多见。一旦癌细胞穿透肠壁，就向肠壁外淋巴系统扩散。一般首先累及癌肿同一水平或稍高处的肠旁淋巴结，然后向上逐渐累及与痔上动脉伴行的中间淋巴结群，终至肠系膜下动脉旁淋巴结群。
上述向上方的淋巴转移是直肠癌最常见的转移方式。如癌肿位于直肠下段，癌细胞也可以横向沿肛提肌和盆壁筋膜面的淋巴管侵及闭孔淋巴结，或沿痔中动脉流至髂内淋巴结。
有时癌细胞也可以向下穿过肛提肌，沿痔下动脉引流至坐骨直肠窝内淋巴结、腹股沟淋巴结，由于直肠上段癌的淋巴转移方向几乎均向上，手术切除癌肿邻近和在此平面以上的淋巴组织，即可达到根治目的，手术有保留肛括约肌的可能。直肠下段癌的淋巴转移虽主要也是向上，但同时尚有横向转移至髂内淋巴结和闭孔淋巴结的可能，根治性手术需包括直肠肛管周围组织和肛提肌，故无法保留肛括约肌。
1、经腹会阴联合切除(miles手术)：适用于距肛缘不足7cm的直肠下段癌，切除范围包括乙状结肠及其系膜、直肠、肛管、肛提肌、坐骨直肠窝内组织和肛门周围皮肤、血管在肠系膜下动脉根部或结肠左动脉分出处下方结扎切断，清扫相应的动脉旁淋巴结。腹部作永久性结肠造口(人工肛门)，会阴部伤口一期缝合或用纱布填塞。此手术切除彻底，治愈率高，是下段直肠癌的标准术式。
2、经腹低位切除和腹膜外一期吻合术，也称直肠癌前侧切除术(dixon手术)，适用距肛缘12cm以上的直肠上段癌，在腹腔内切除乙状结肠和直肠大部，游离腹膜反折部下方的直肠，在腹膜外吻合乙状结肠和直肠切端。此手术的损伤性小，且能保留原有肛门，是最理想的保肛切除术。若癌肿体积较大，并已浸润周围组织，则不宜采用。
3、保留肛括约肌的直肠癌切除术：适用于距肛缘7～11cm的早期直肠癌。如癌肿较大，分化程度差，或向上的主要淋巴管已被癌细胞梗塞而有横向淋巴管转移时，这一手术方式切除不彻底，仍以经腹会阴联合切除为好。现用的保留肛括约肌直肠癌切除术有借吻合器进行吻合，经腹低位切除-经肛门外翻吻合，经腹游离-经肛门拖出切除吻合，以及经腹经骶切除等方式，可根据具体情况选用。
姑息性手术
如癌肿局部浸润严重或转移广泛而无法根治时，为了解除梗阻和减少病人痛苦，可行姑息性切除，将有癌肿的肠段作有限的切除，缝闭直肠远切端，并取乙状结肠作造口(hartmann手术)。如不可能，则仅作乙状结肠造口术，尤在已伴有肠梗阻的患者。
2、化学治疗
直肠癌约半数患者在术后出现转移和复发，除部分早期患者外，晚期和手术切除后的患者均需接受化疗。化疗在直肠癌综合治疗中是除外科治疗后又一重要治疗措施，分为术后辅助化疗和术前新辅助化疗。化疗会产生近期和远期毒性反应，如骨髓抑制，胃肠道反应，需加强支持治疗，减轻化疗药物的毒副作用，改善患者生存质量。
3、放射治疗
放射治疗在直肠癌治疗中的地位已日益受到重视。