有学者对两种铂类（卡铂和顺铂）的疗效比较进行了meta分析。一般情况下，使用顺铂治疗可显著提高有效率，但不能改善OS；对那些非鳞癌的NSCLC患者及使用第三代抑制细胞生长的、顺铂为基础化疗方案的患者，则可显著改善OS。然而，化疗毒性、给药情况和治疗便捷方面等仍有待进一步研究以明确。
过去十年间，又提出了一些能预测化疗反应的新标志物，如切除修复交叉互补蛋白1（ERCC1）和核糖核苷酸还原酶M1亚单位（RRM1）。ERCC1在回顾性研究中得到了令人鼓舞的结果，研究指出若ERCC1表达下降则提示该名患者对铂类药物反应较好。
最近发表的一篇观察性研究却得出了不同的结论，这说明ERCC1的检测方法的标准化和有效性有待统一。在继续进行大规模前瞻性研究评估那些具有预测价值的标志物之前，必须首先解决技术问题。
大多数前瞻性临床研究都显示，维持化疗可显著延长PFS，但不能改善OS。但有两个研究中出现了OS的改善。JMEN研究中使用了转换维持化疗，NSCLC患者在应用四个铂类为基础的化疗方案后（不含培美曲塞），随机分配接受培美曲塞或安慰剂组。培美曲塞组患者的PFS和OS均显著改善。
非鳞癌NSCLC患者，使用培美曲塞后出现了显著的组织学改善及中位生存期的明显延长。PARAMOUNT研究中使用了持续维持化疗，受试者均为非鳞癌NSCLC患者，含培美曲塞化疗结束后继续使用培美曲塞显著改善了PFS和OS
贝伐单抗，是一种人源化VEGF特异性单克隆抗体。两个大规模III期临床研究已对其疗效进行了评估。但鉴于之前应用中发现使用贝伐单抗往往会导致鳞癌患者大出血风险增加，故目前贝伐单抗只应用于非鳞癌NSCLC患者。
多个临床研究评估了其他几个抗血管生成药物，包括：索拉非尼、凡德他尼和莫特塞尼，但得到的结果均令人失望，和单用化疗或安慰剂相比，这些药物不能改善晚期NSCLC患者（未经分子生物学选择）生存率。
另一个预先划分亚群的研究显示，nintedanib可延长腺癌患者OS，这一研究结果使nintedanib获准在腺癌患者中作为二线治疗应用。
此外，最近发表的REVEL研究发现，在晚期NSCLC患者中，单克隆VEGFR-2抗体ramucirumab联用多西他赛作为二线治疗应用时，可以改善生存率。该研究发现，ramucirumab和多西他赛联用对鳞癌和非鳞癌NSCLC患者获益类似，这使得ramucirumab成为第一个能运用在鳞癌NSCLC患者中的抗血管生成药物。
为了进一步增强抗血管生成药物疗效，找到相关的分子标志物（能明确哪些患者最能从这些药物中获益）是势在必行的。
通过开发新的致癌基因靶向疗法、研发新药来克服获得性耐药、充分利用现有靶向药物、从有相同致癌基因（如：HER2、BRAF、PKI3CA等）的其他肿瘤治疗中获取经验，相信将来大多数肺癌患者应用靶向治疗将变得可能。
此外，针对HER2和BRAF的靶向药物，曲妥珠单抗和达拉菲尼，已获得了鼓舞人心的数据：这些药物已可以在晚期NSCLC二线治疗中运用。针对FGFR1基因（如：布立尼布）和DD2突变（如：达沙替尼）的致癌基因靶向疗法的出现，有希望在不久的将来引领致癌基因靶向治疗进入鳞癌NSCLC治疗领域。