血管介入治療在臨床上應用最為廣泛。主要有選擇性肝動脈灌註治療、選擇性肝動脈栓塞和選擇性肝動脈化療栓塞。其主要生理基礎是正常肝細胞20%-25%的血供來自肝動脈，75%-85%來自門靜脈。原發性肝癌的血供90%-95%來自肝動脈，為肝癌的血管介入治療提供了解剖學基礎。三種方法的具體技術方法是壹樣的，都是在皮膚上穿刺壹個3-5 mm左右的小口，從動脈處將導管插入肝癌的供血動脈，然後通過導管給藥，不同的是給藥的藥物不同。
選擇性肝動脈灌註療法
它是通過導管以等於或小於靜脈給藥的劑量進行的動脈內藥物輸註。這樣可以增加靶細胞的局部藥物濃度，延長藥物與病竈的接觸時間，減少藥物在全身的總劑量，從而提高療效，減少副作用。化療藥物是常用的，化療藥物的療效與腫瘤部位藥物的有效血藥濃度和藥物與腫瘤的接觸時間呈正相關。
選擇性肝動脈栓塞術(TAE)
通過導管將栓塞劑選擇性地註入腫瘤血管和腫瘤供血動脈，阻斷腫瘤血供，封閉腫瘤血管床，從而抑制腫瘤生長。這相當於把腫瘤“餓死”了。常用的栓塞劑有明膠海綿、超液化碘油、海藻酸鈉微球等。
選擇性動脈化療栓塞術(TACE)是通過導管同時給予化療藥物和栓塞劑。用兩種方法消除腫瘤。