急性期治療
急性期治療要力爭在4.5小時黃金時間窗內進行溶栓治療，降低腦代謝、控制腦水腫及保護腦細胞，挽救缺血半暗帶。急性期治療主要如下：
吸氧和通氣支持以糾正缺氧；
進行心電監護並及時處理心臟病變；
積極進行溶栓（4.5小時黃金時間窗內進行）和/或取栓，以達到血管再通的目的；
抗血小板、抗凝治療；
積極控制感染並防止或糾正體溫過高，控制血壓、血糖、重視營養支持等。
此外，發生大面積腦血栓時，經醫生謹慎評估，明確指征後應盡快進行外科減壓術，可降低病死率及致殘程度。
壹般治療
保持呼吸道通暢，安靜臥床；
定期翻身、拍背、吸痰，註意肢體位置和大小便處理，防止褥瘡、肺炎、便秘和尿路感染，同時，註意患者體內營養和水、電解質的平衡；
如為風濕、鉤端螺旋體、梅毒等脈管炎，應分別用抗風濕、青黴素治療；
積極治療原發病：針對原發病（如高血壓、糖尿病、冠心病等）制定切實可行的防治措施，以預防復發。如積極治療冠心病及其他心臟病，糾正心律失常等。
藥物治療
使用藥物進行溶栓、抗凝、抗血小板、抗腦水腫等治療，以保證患者機體的血液循環、微循環，預防血栓再發生，保護神經細胞。患者可在醫生指導下使用以下藥物進行治療。
靜脈溶栓類藥物
重組組織型纖溶酶原激活劑（rtPA）：3小時內應用可有效提高治愈率。有導致顱內出血風險。
尿激酶：可有效抑制血栓形成，但會加重出血風險。
抗血小板類藥物
阿司匹林：可降低致死、致殘率，減少復發率。
氯吡格雷：聯合阿司匹林可降低復發風險。
這兩種藥物均會增加出血風險。
抗凝類藥物
肝素類：可降低復發率。
阿加曲班：可通過抑制凝血酶，從而抑制血栓形成。
這兩種藥物也會增加出血風險。
降纖類藥物
降纖酶：可改善神經功能，降低復發率，但會增加顱內外出血風險。
巴曲酶：可降低致死、致殘率， 但有導致出血傾向。
控制血脂類藥物
他汀類藥物：可改善預後並用於預防復發，但偶爾會發生橫紋肌溶解從而引發腎功能衰竭。
改善微循環類藥物
丁苯酞：可改善缺血區循環及神經功能缺損，其嚴重風險尚未監測到。
人尿激肽原酶：可改善腦動脈循環。
手術治療
緊急血管內手術
考慮到某些影響因素，根據血栓位置，有些患者可以通過在阻塞的血管內治療的方法治療腦血栓。
腦室減壓引流術
腦室減壓引流術，是將穿刺針或者帶芯引流管穿入腦室，引流腦脊液從而降低顱內壓的手術。對於嚴重顱內壓增高患者，經積極藥物治療病情仍加重，尤其是意識水平降低的患者，可考慮行減壓術。該手術可降低病死率，減少殘疾率，提高患者生活自理率。