Kemik kanseri tedavisinde cerrahi müdahale, radyasyon tedavisi, kemoterapi ve hedefli tedavi gibi çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Tedavi planı, tümörün türü, boyutu, yayılımı ve hastanın genel sağlık durumu dikkate alınarak belirlenir.
Genellikle ilk tercih edilen yöntem, tümörlü kemik dokusunun cerrahi olarak çıkarılmasıdır. Bu müdahale çoğunlukla uzuv koruyucu cerrahi şeklinde yapılır; tümörlü kemik parçası çıkarıldıktan sonra, fonksiyonu korumak amacıyla metal bir implant (protez) veya vücudun başka bir bölgesinden alınan kemik dokusu (kemik grefti) ile değiştirilir. Kanser, diz gibi bir ekleme yakınsa, eklemin çıkarılıp yerine yapay bir eklem konulması da uzuv koruyucu cerrahi kapsamında değerlendirilebilir. Bu yaklaşımlar, uzvun tamamen çıkarılmasına gerek kalmadan fonksiyonelliği sürdürmeyi hedefler.
Diğer tedavi seçenekleri arasında, yüksek dozda ışın tedavisi olan radyoterapi ve tümörlü kemiğin -190 derecede sıvı nitrojen ile kanserli hücrelerden arındırılmasını amaçlayan kriyoterapi bulunmaktadır. Kanser hücrelerini yok etmek veya büyümelerini durdurmak amacıyla ilaçlarla uygulanan kemoterapi de önemli bir tedavi yöntemidir.
Ancak, tüm uzuv koruyucu cerrahi çabalara rağmen tümörün bulunduğu uzvu kurtarmak mümkün olmazsa veya uzvun işlevselliği ciddi şekilde bozulmuşsa, ampütasyon (uzvun kesilmesi) bir seçenek haline gelebilir. Ampütasyon kararı genellikle, tümörün çok büyük olduğu, çıkarıldıktan sonra oluşan boşluğu kapatmak için yeterli yumuşak doku bulunmadığı, damarlı fleplerle dahi onarımın mümkün olmadığı veya uzvun geri döndürülemez şekilde işlevini yitirdiği durumlarda alınır.