膠質母細胞瘤主要通過手術、放療、化療等綜合治療。手術應在不加重神經功能障礙的情況下，盡可能多地切除腫瘤。擴大腫瘤切除範圍不僅可以有效減少內部減壓，還可以減輕術後腦水腫，減少神經系統並發癥的發生。約1/3腫瘤邊界相對清晰，手術可實現肉眼全切；另外2/3明顯浸潤，與正常腦組織難以區分。如果位於額葉前部、顳葉前部或枕葉，可將腫瘤與腦葉壹起切除，這樣術後有更大的空間，效果更好。如果腫瘤位於重要的功能區(語言中樞或運動中樞)，為了不加重腦功能的障礙，大部分只能部分切除。對於位於腦幹、基底神經節、丘腦的腫瘤，可嚴格在顯微鏡下切除腫瘤，術畢可做外減壓。據目前統計，膠質母細胞瘤手術死亡率小於1%，術後神經系統並發癥發生率小於10%。腫瘤復發後可再次手術，再次手術的死亡率和術後並發癥並未增加。
每個患者術後都要進行常規放療，也可以配合化療或免疫治療。最近有文獻報道術後立即進行放療，放療後每兩個月進行1次化療，同時給予免疫治療，可使部分患者獲得較長的緩解期。
膠質母細胞瘤對放射治療表現出壹定的耐受性，殘留腫瘤多通過大劑量分次照射、間質放療和立體定向放射外科手術實現。HFRT可將傳統外照射劑量提高到70.2 ~ 72 Gy而不發生放射性壞死，並增強抑制腫瘤復發的能力。立體定向植入125I質粒(間質內放療)聯合HFRT能顯著提高治療效果，優於傳統的體外放化療聯合治療。膠質母細胞瘤對不同化療方案的敏感率為40% ~ 80%。同時也證明了采用大劑量多種化療藥物聯合休克治療，並輔以自體骨髓移植來降低化療副作用是可行的。術後3年內，膠質母細胞瘤患兒腦脊液播散率為(26±7)%，局部復發率為69%。兩者同時發生也很常見，術後補充腦脊液照射和局部附加照射也是可行的。最近有很多關於膠質母細胞瘤的免疫治療和基因治療的報道，但由於治療方法和評價標準不壹致，效果不是很確定，只能作為綜合治療的壹部分，不能代替放化療。
(2)預後
由於惡性程度高，術後易復發，膠質母細胞瘤患者預後較差，95%未經治療的患者生存期小於3個月。患者的預後與多種因素有關。患者45歲以下，術前癥狀6個月以上。主要癥狀是癲癇而不是精神障礙。腫瘤位於額葉且術前狀態良好的患者生存期較長。腫瘤切除程度影響患者生存時間。部分切除或腫瘤活檢患者術後6個月和2年的生存率是腫瘤全切除患者的壹半。肉眼全切腫瘤有助於改善患者的神經癥狀。放療可延長患者生存期4 ~ 9個月，術後放療可使部分患者生存期達到18個月。但是，膠質母細胞瘤的綜合治療雖然可以暫時緩解病情進展，但並不能根治腫瘤。膠質母細胞瘤患者經過大體切除、放化療等綜合治療後，2年生存率為10%，能長期存活的患者不到5%。