联合治疗是目前局部晚期NSCLC治疗公认的策略。目前联合的方法有两种：化疗与放疗序惯、以及化疗与放疗同步进行。同步放化疗已成为晚期NSCLC治疗的临床模式。研究表明，化疗联合放疗能提高晚期NSCLC患者的生存率，但同时也会增加患者治疗的毒副作用。将来同步化放疗的研究将会聚焦于新化疗药物的开发和新化疗方案的开发，同步放化疗前的诱导化疗或其后的巩固化疗，可用来控制潜在的转移。放疗采用精确的三维适形技术。近年来，厄洛替尼、贝伐单抗等靶向药物联合化疗、联合化放疗已成为局部晚期NSCLC治疗临床研究的热点，厄洛替尼已成为晚期失去标准治疗的NSCLC患者维持治疗的首选药物。

近年来已有多个随机的临床研究证实：对于一般情况较好（PS<2），患病后体重下降<5％的病人，放疗联合含铂类的化疗与单纯放疗相比，联合治疗能明显改善病人的近、远期生存期。对于一般情况较差（PS>2）的病人，生存期一般仅为5-8个月，目前尚无随机研究证实化疗加放疗的综合治疗优于单纯性放疗，此类病人目前在临床上的处理不统一，美国西南肿瘤协作组（SWOG）的II期临床研究结果提示，综合治疗对一般情况较差的病人也有较好的疗效。