一部分晚期直肠癌病人，可以进行靶向药物治疗，也是治疗晚期直肠癌的重要手段。
晚期直肠癌可以应用的靶向治疗药物，主要包括两大类，一类是抗EGFR的单克隆抗体。在使用这类药物治疗之前，需要进行基因检测，明确治疗靶点才可以使用。另一类靶向治疗药物，主要以贝伐珠单抗为代表的抗血管生成药物。
直肠癌的靶向药物治疗常常需要与化疗同时进行使用，可以起到更好的治疗效果。对于一部分晚期直肠癌病人，在常规治疗获得失败之后，还可以进一步采用多靶点抗血管生成药物，进行靶向治疗。