Mesane kanseri tedavisi tümörün evresine bağlıdır. Mevcut olan standart tedavi yöntemleri ameliyat, immünoterapi, radyasyon terapi ve kemoterapidir. Ameliyat sadece hastalık erken evrede ise önerilir. Eğer tümör küçükse ve mesanenin iç katmanlarına yayılmadıysa ameliyat karın kesilmeden yapılabilir. Mesaneye üretra yoluyla sistoskop sokulur ve tümör bunun içinden çıkarılır. Kalan kanseri yakmak için yüksek enerjili lazer ışını ya da diğer koter aletler sistoskopun içinden sokulabilir.
Eğer kanser mesane duvarının derinlerini istila etmişse, ameliyat karında açılan bir kesi aracılığıyla gerçekleştirilir. Mesanenin bir bölümü ya da bütünü ile çevredeki prostat ya da rahim, yumurtalıklar ve follap tüpleri gibi organlar da alınabilir. Eğer tüm mesane alınırsa, idrarın vücuttan atılmadan önce depolanabilmesi için yeni bir alan yaratılmalıdır. Bunu yapmak için üreterler cerrahi olarak deride yaratılan ve stoma denilen deliğe bağlanır. Bu işleme ürostomi denir. Bu işlem ile hastanın bağırsağı kullanılarak yeni bir mesane (neo-mesane denir) oluşturulabilir.
Radyasyon terapi kanser hücrelerini öldürmek için yüksek enerji ışınları kullanır. Genellikle ameliyattan sonra cerrahi yolla alınamayan kanser hücrelerini yok etmek için kullanılır. Bunun yanı sıra eğer tümör büyükse veya ameliyatı zorlaştıran bir bölgedeyse, radyasyon ameliyattan önce tümörü küçültmek için de kullanılabilir. Radyasyon bazen kemoterapi ile ameliyat yerine de kullanılabilir. Radyasyon tedavisi ilerlemiş mesane kanseri vakalarında ağrıyı, kanamayı ve tıkanmaları yatıştırmak için kullanılır.
Kemoterapi kanser hücrelerini öldürmek için ilaç kullanır. Genel olarak mesane kanserini iyileştirmede ilaç kombinasyonları tek bir ilaçtan daha etkindir. İlaçlar kan dolaşımına koldaki damardan enjekte edilerek ya da oral yoldan verilebilir. Yüzeysel tümörleri tedavi etmek için doğrudan mesaneye de verilebilirler. Ameliyatın ardından kalabilecek kanser hücrelerini öldürmek için kemoterapi uygulanabilir. 2003 yılına ait bir rapor mesane kanseri hastalarına ameliyat sonrası verilen kemoterapinin, sonuçları iyileştirdiğini göstermiştir. 307 hasta üzerinde yapılan bir çalışmada, bu tedavi kombinasyonunu alan hastalar, sadece ameliyat olan hastalardan iki yıl daha uzun yaşamıştır. İmmünoterapi ya da biyolojik terapi hastalıkla mücadele etmek için vücudun kendi bağışıklık sistemini kullanır. Erken evre mesane kanserinde, tüberkülozun zayıflatılmış bir biçimi olan bacille Calmette- Guerin (BCG) doğrudan mesanenin içine verilebilir. Bağışıklık sistemi tüberkülozla mücadele etmek için harekete geçerken aynı zamanda kanser hücrelerine de saldırır ve onları da öldürür. Bu tedavinin yüzeysel mesane kanserinin kontrol altına alınmasında etkili olduğu görülmüştür.
Yeni tedaviler üzerine hala çalışılmaktadır. Bilim adamları gen haritası ve yirmi birinci yüzyıldaki araştırmalardan faydalanmıştır. 2003’te mesane kanseri alanında yapılan bir gen terapisi türü üzerine denemeler başarılı olmuştur ancak tedavinin geliştirilmesi için daha fazla çalışma gerekmektedir.