Erlotinib byl u nemalobuněčného plicního karcinomu (NSCLC) zkoušen v klinických studiích jak v první, tak i ve vyšších liniích léčby a zároveň i v roli udržovací léčby. Zatímco u pacientů se senzitivními EGFR mutacemi je jeho benefit podložen několika studiemi u pacientů bez těchto mutací je vyhodnocení efektu složitější.
Zatímco původní práce prováděné na neselektovaných skupinách nemocných prokázali jeho efekt v adjuvantní léčbě po první linii chemoterapie, tak i ve druhé linii léčby, novější práce tyto efekty zpochybňují. Nicméně se zdá, že po vyčerpání všech léčebných možností může některým nemocným, i přes absenci EGFR senzitivní mutace, přinést benefit jak v kvalitě života, tak i přežití.
Nové naděje jsou pak u EGFR pozitivních pacientů vkládány do kombinace erlotinibu s bevacizumabem, kde se předpokládá, že se jejich efekt potencuje a vede významnému prodloužení doby do progrese onemocnění.