一旦诊断恶性胸腔积液，原则上需要放管引流，把胸腔积液引流出来，再根据病理的诊断进行下一步治疗。如果诊断是小细胞肺癌，就用小细胞肺癌的药物治疗；如果是鳞癌，就用针对鳞癌的治疗方案；恶性胸腔积液更多的是肺腺癌，尤其是周围型的肺腺癌。通过病理送检，能够知道肺癌类型的同时，也能知道有哪个基因的突变。除了传统的放射治疗和化学治疗，还有靶向治疗，可以更好地控制肺部的疾病，减少胸水的产生，相当于一边通过引流引出大量的胸水，一边通过有效的治疗控制它，不再产生新的胸水。
如果总是产生不断的胸腔积液，多次引流会丢失大量的蛋白，患者的营养状况也会受到很大的影响。所以现在也可以做胸腔镜的胸膜活检术和胸膜固定术，通过胸腔镜取出足够的组织来进行病理诊断以及基因检测，它的准确性和精准度要远远高于通过胸水引流出的送检细胞学的诊断。在诊断过程做完以后，可以通过胸膜固定术来保证胸水不再产生，也能保证更多的蛋白不流失，更多的营养不丢失。一般来讲，胸腔镜的胸膜活检术加胸膜固定术是目前最好的恶性胸腔积液的诊断和治疗方法。
有时还需要注入一些药物如粘连剂，以前可以使用化疗药物、干扰素类药物，现在还可以使用免疫治疗药物。通过有效的化疗控制，同时使用药物让肺和胸壁产生粘连而不再产生胸水，有效地控制胸水。
