膠質瘤的治療以手術治療為主，但是由于腫瘤浸潤性生長，與腦組織間無明顯邊界，除早期腫瘤小且位于適當部位者外，難以作到全部切除，一般都主張綜合治療，即術后配合以放化療等，可延緩復發及延長生存期。并應爭取作到早期確診，及時治療，以提高治療效果。晚期不但手術困難，危險性大，并常遺有神經功能缺失。特別是惡性程度高的腫瘤，常于短期內復發。
手術治療膠質瘤的原則是：在保存神經功能的前提下盡可能切除腫瘤。早期腫瘤較小者應爭取全部切除腫瘤。淺在腫瘤可圍繞腫瘤切開皮層，白質內腫瘤應避開重要功能區作皮層切口。分離腫瘤時，應距腫瘤有一定距離，在正常腦組織內進行，勿緊貼腫瘤。特別在額葉或顳葉前部或小腦半球的星形細胞瘤、少枝膠質細胞瘤等較良性的腫瘤，可獲得較好的療效。
對位于額葉或顳葉前部較大的膠質瘤，可作腦葉切除術，連同腫瘤一并切除。在額葉者切口后緣應在前中央回前至少2厘米，在優勢半球并應避開運動性語言中樞。在顳葉者后緣應在下吻合靜脈以前，并避免損傷外側裂血管，少數位于枕葉的腫瘤，亦可作腦葉切除術、但遺有視野偏盲。額葉或顳葉腫瘤如范圍廣不能全部切除，可盡量切除腫瘤同時切除額極或額極作內減壓術，亦可延長復發時間。
當膠質瘤累及大腦半球兩個腦葉以上已有偏癱但未侵及基底節、丘腦及對側者，亦可作大腦半球切除術。
當膠質瘤位于運動、言語區而無明顯偏癱、失語者，應注意保持神經功能適當切除腫瘤，避免遺有嚴重后遺癥。可同時作顳肌下或去骨瓣減壓術。亦可僅作活檢后作減壓術。丘腦腫瘤壓迫阻塞第三腦室者，可作分流術，否則亦可作減壓術。
腦室腫瘤可根據所在部位從非重要功能區切開腦組織進入腦室，盡可能切除腫瘤，解除腦室梗阻。應注意避免損傷腫瘤鄰近下丘腦或腦干，以防發生危險。腦干腫瘤除小的結節性或囊性者可作切除外，有顱內壓增高者可作分流術。上蚓部腫瘤難以切除者亦可作分流術。