เมื่อตรวจพบว่าเป็นมะเร็งกล่องเสียง แพทย์จะให้การรักษาตามแนวทางดังนี้
ถ้าเป็นระยะแรกเริ่ม (ระยะที่ 1 และระยะที่ 2) จะรักษาโดยการฉายรังสี หรือผ่าตัด วิธีใด วิธีหนึ่งเพียงวิธีเดียวเพราะให้ผลการรักษาได้เท่าเทียมกัน แต่การฉายรังสีรักษา เป็นการให้รังสีกำลังสูง เพื่อฆ่าเซลล์มะเร็ง สามารถใช้รักษามะเร็งกล่องเสียงระยะแรกให้หายขาดได้ และสามารถรักษากล่องเสียงไว้ได้ ทำให้ผู้ป่วยยังคงพูดได้เป็นปกติ ส่วนการผ่าตัด มักจะผ่าตัดกล่องเสียงออกบางส่วนเท่านั้น หลังผ่าตัดผู้ป่วยจะสามารถพูด และกินอาหารได้ตามปกติ โดยอาจมีเสียงแหบบ้าง
       ถ้าเป็นระยะลุกลาม (ระยะที่ 3 และระยะที่ 4 ซึ่งยังไม่มีการแพร่กระจายเข้ากระแสโลหิต) จะใช้การรักษาร่วมกัน หลายๆ วิธี เช่น การผ่าตัดกล่องเสียงออกทั้งหมด รวมทั้งต่อมน้ำเหลืองที่โต หรือที่อยู่ใกล้เคียง ร่วมกับการฉายรังสี บางรายอาจใช้เคมีบำบัดร่วมด้วย เพื่อฆ่าเซลล์มะเร็ง ซึ่งหลังผ่าตัดผู้ป่วยจะพูดไม่ได้เป็นปกติ แต่ส่วนใหญ่จะกินอาหารได้ปกติ ผู้ป่วยจะต้องฝึกการพูดแบบไม่มีกล่องเสียง โดยการกลืนลมเร็ว ๆ แล้วเอาลมจากกระเพาะอาหารย้อนผ่านหลอดอาหารออกมาเป็นเสียง (esophageal speech) หรือใช้อุปกรณ์ช่วยพูด (electrolarynx) ซึ่งเป็นเครื่องแปลงการสั่นของกล้ามเนื้อเป็นเสียง หรืออาศัยรูที่เจาะระหว่างหลอดลมและหลอดอาหาร
      ทั้งนี้ แพทย์หู คอ จมูก, แพทย์รังสีรักษา และแพทย์อายุรกรรมด้านมะเร็ง จะเป็นผู้พิจารณาแนวทางวิธีการรักษา โดยประเมินจากความรุนแรง และ ระยะของมะเร็ง, ความพร้อมในด้านต่างๆ ของสถาบันที่ให้การรักษา รวมถึงสภาพของผู้ป่วยด้วย
ผลข้างเคียงจากการรักษาโรคมะเร็งกล่องเสียง ขึ้นกับวิธีรักษา และผลข้างเคียงจะสูงขึ้น เมื่อใช้หลายๆวิธีรักษาร่วมกัน หรือเมื่อผู้ป่วยมีโรคเรื้อรังประจำตัว เช่น โรคเบาหวาน, โรคความดันโลหิตสูง, โรคไขมันในเลือดสูง, โรคหัวใจ, โรคที่ก่อให้มีการอักเสบเรื้อรังของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เช่น โรคที่มีภูมิต้านทานต่อตนเอง หรือผู้ป่วยสูบบุหรี่ ดื่มแอลกอฮอล์ หรือมีอายุมาก
       – ผลข้างเคียงจากการผ่าตัด เมื่อผ่าตัดกล่องเสียงออกทั้งหมด ผู้ป่วยจะพูดไม่ได้ และต้องหายใจทางรูเจาะคอถาวร แต่ในโรคระยะที่ 1 ในบางตำแหน่งของโรค แพทย์อาจผ่าตัดกล่องเสียงออกเพียงบางส่วน ผู้ป่วยจึงยังคงมีเสียงพูดได้ และไม่ต้องเจาะคอ หลังผ่าตัด อาจจะทำให้การกลืนทำได้ลำบากขึ้น อาจจะต้องให้อาหารทางสายยางผ่านรูจมูก หรือใส่สายให้อาหารทางหน้าท้องชั่วคราว รวมทั้งอาจมีภาวะเลือดออก การเกิดรูรั่วของทางเดินอาหารใหม่ การตีบตันของรูเจาะคอถาวร การสำลักอาหารเข้าสู่หลอดลม และปอด
       – ผลข้างเคียงจากการฉายรังสี คือ อาการเจ็บคอ กลืนลำบาก ทำให้กินอาหารได้ลำบาก รับรสชาติอาหารได้ลดลง มีอาการอ่อนเพลีย และน้ำหนักลด เสียงแหบ ผิวหนังที่คอแห้งและแดง มีสีผิวเปลี่ยนไป ปากและคอแห้ง อาจทำให้มีปัญหาฟันผุตามมาได้ หายใจลำบากเนื่องจากกล่องเสียงบวมมากขึ้น หลังการฉายรังสีต่อมไทรอยด์อาจจะถูกทำลายทำให้ฮอร์โมนไทรอยด์ต่ำ เมื่อฉายรังสีครบแล้ว อาจเกิดพังผืดกับสายเสียง เกิดเสียงแหบถาวรได้
       – ผลข้างเคียงจากยาเคมีบำบัด คือ ช่วงให้ยาจะเจ็บคอมาก มีเม็ดเลือดขาวต่ำ ทำให้มีโอกาสติดเชื้อได้ง่าย และอาจมีเลือดออก หรือจ้ำเลือดตามตัวได้ง่าย จากภาวะเกล็ดเลือดต่ำ หรือ มีอาการอ่อนเพลีย เหนื่อยง่าย ซีด ผมร่วง คลื่นไส้อาเจียน ท้องเสีย เบื่ออาหาร มีแผลในปาก
การให้ยาเคมีบำบัดในผู้ป่วยมะเร็งกล่องเสียงนั้น จะช่วยลดอาการที่เกิดจากก้อนมะเร็งขนาดที่ใหญ่เกินกว่าการฉายรังสีเพียงอย่างเดียวจะควบคุมได้ และช่วยลดการแพร่กระจายของมะเร็งที่มีก้อนขนาดใหญ่ด้วย การใช้ยาเคมีบำบัดร่วมกับการฉายรังสีในช่วงเวลาเดียวกัน สามารถทำให้ก้อนมะเร็งมีขนาดเล็กลงกว่าการให้การรักษาเพียงชนิดใดชนิดหนึ่ง การรักษาวิธีนี้อาจช่วยให้สามารถรักษากล่องเสียงไว้ได้