De behandeling van ureumcyclusdefecten bestaat uit twee onderdelen. Als een kind in een levensbedreigende toestand binnenkomt in het ziekenhuis, is een acute behandeling noodzakelijk. Daarbij is het belangrijk dat de diagnose zo snel mogelijk wordt gesteld, zodat de juiste behandeling kan worden gestart. De specifieke behandeling van ureumcyclusdefecten kan namelijk schadelijk zijn voor patiënten met een organische acidurie.

Acute behandeling
Bij acute behandeling is het eerste belang om ervoor te zorgen dat het kind geen schadelijke eiwitten meer binnenkrijgt of zelf produceert. Het kind krijgt een infuus met Glucose (suiker) voor voldoende energie - dat kunnen kinderen met ureumcyclusdefecten niet zelf maken. Totdat zeker is dat het kind géén organische acidurie heeft, krijgt het ook carnitine. Vaak worden medicijnen zoals natriumbenzoaat via het infuus toegediend om ammoniak te verlagen.
Om het lichaam van een patiëntje zo snel mogelijk te ontdoen van schadelijke stoffen kan het nodig zijn het kind een dialysebehandeling te geven. 
De acute behandeling van sterke eiwitbeperking moet snel worden omgezet in een onderhoudsbehandeling, omdat een langdurig eiwittekort ook schadelijke gezondheidseffecten heeft.

Onderhoudsbehandeling
De behandeling op de lange termijn bestaat uit een dieet met weinig eiwit. Om voldoende aminozuren binnen te krijgen voor een goede groei, krijgen patiëntjes een aminozuurpreparaat met aminozuren in afgepaste hoeveelheden. Ook krijgen ze vaak aanvullende vitamines en carnitine. De patiënten moeten hun energie halen uit eiwitarme voeding. Vaak blijven zij wel voedingsproblemen houden en dat kan betekenen dat ze ('s nachts) bijgevoed moeten worden met koolhydraatrijke voeding.
In het dieet moet continu de balans worden gezocht tussen het voorkomen van schadelijke effecten van teveel eiwit en het voorkomen van problemen in de groei en gezondheid door te weinig eiwit. De hoeveelheid eiwit die een patiënt verdraagt, is voor iedereen verschillend. Bovendien is de leeftijd van de patiënt belangrijk: baby's en pubers hebben door hun snelle groei meer eiwit per kilogram lichaamsgewicht nodig. Het dieet is daarom volledig op de patiënt afgestemd en niet te vergelijken met het dieet van andere patiënten.
De behandeling moet regelmatig gecontroleerd worden met behulp van bloedonderzoek. In de praktijk blijkt het moeilijk om patiënten met een ureumcyclusdefect goed 'in te stellen' op hun dieet. Ze kunnen dus ondanks de behandeling nog af en toe ontregeld raken.

Sondevoeding
Soms is het nodig om (gedeeltelijk) over te gaan op sondevoeding, bijvoorbeeld als de patiënt niet voldoende voedingsstoffen binnenkrijgt via de normale voeding. In dat geval kan een nachtelijke sondevoeding de druk van het 'moeten eten' wegnemen. Ook als het kind veel vies smakende medicijnen moet innemen, kan het een oplossing zijn om die via sondevoeding toe te dienen. Vaak zal het bij ureumcyclusdefecten niet nodig zijn om volledig op sondevoeding over te gaan.