除小细胞肺癌以外的所有肺癌类型。
约占所有肺癌的80%。非小细胞肺癌包括鳞状细胞癌（鳞癌）、腺癌、大细胞癌及其他细胞类型。与小细胞癌相比其癌细胞生长分裂较慢，扩散转移相对较晚。约75%的患者发现时已处于中晚期，5年生存率很低。
非小细胞肺癌的治疗要根据肺癌的临床分期来进行。对Ⅰ、Ⅱ、ⅢA期主要以手术切除为主，淋巴转移显著者，于手术前可辅以化疗或放疗。手术后，Ⅰ期患者5年生存率约70%，Ⅱ期5年生存率约50%，Ⅲ期能做手术或不能手术化放疗联合治疗者5年生存率15%～30%，而单纯放疗则为5%～10%。对ⅢB期（已侵犯邻近重要脏器）和Ⅳ期（已有远处转移）患者则无法手术治疗。此类病患可考虑接受化学药物或放射治疗。对于失去手术机会的中晚期肺癌患者治疗的目标是，延长生存期，提高生存质量，尽量争取带瘤长期生存。
晚期NSCLC一线治疗可选两药含铂方案。对于治疗体力评分佳的晚期NSCLC，可延长生存期，改善生活质量。多项Ⅲ期随机临床试验、重要的协作组研究及荟萃分析均显示，两药含铂方案一线治疗晚期NSCLC的疗效相同。各方案间的主要区别在于毒性特征、给药的方便性和治疗费用的不同。在美国，晚期NSCLC一线治疗的总体缓解率为20%～50%。中位生存期为8～10个月，1年生存率为30%～35%，2年生存率约为10%～15%。PS评分较差（3～4）的患者不能从化疗中获益，这类患者如有靶点，可选择靶向治疗。
分子靶向药物的应用进一步提高了晚期NSCLC的治疗效果。各种治疗肺癌的靶向药物主要包括EGFR表皮生长因子酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKI），如吉非替尼、厄洛替尼、埃克替尼、阿法替尼、奥希替尼等；ALK抑制剂，如克唑替尼等。这些靶向药物与化疗相比，可进一步改善NSCLC患者生存，提高患者的生活质量。
新型免疫治疗药物PD-1和PD-L1单克隆抗体为晚期肺癌患者提供了新的治疗手段，包括纳武利尤单抗、帕博丽珠单抗等。