該病雖不能根治，但及時正確的治療可使患兒存活，癥狀可得到改善。對代謝失代償的急性危象的治療要采取緊急措施，否則患兒易于夭折，治療方法如下。
氨基酸與營養治療 ：靜脈滴注或從鼻胃管滴入特殊配制的無肝用氨基酸輸液（支鏈氨基酸）的混合性氨基酸溶液，同時從靜脈輸給葡萄糖（或高張葡萄糖）和電解質。在治療前患兒血漿亮氨酸水平一般大于40mg/dl。用前述治療，血漿亮氨酸可迅速下降。從鼻胃管滴入與靜脈滴注有同樣效果。
急性危象治療的目的是要改善神經系統的不良結局，要達到此目的在于：①縮短神志改變的時間和嚴重程度；②盡可能地使血漿亮氨酸水平降低。這是治療急性危象的兩條重要原則。危象緩解后，該病患者應長期少吃或禁食含肝用氨基酸輸液（支鏈氨基酸）的食物。該病婦女懷孕時，在懷孕過程中血漿支鏈氨基酸水平如能保持在100～300mmol/L則可分娩正常嬰兒。從妊娠第22周以后，亮氨酸耐受性從350mg/d進行性增高到2100mg/d。分娩后應仔細監測血中支鏈氨基酸水平，以減少產褥期發生代謝失代償的危險。
透析治療 ：此種治療是通過透析以清除堆積在血中的大量亮氨酸，可用于搶救急危重患者。Jouvet等對3例有生命危險的新生兒采用了3種不同健康搜索的治療方法：即靜脈-靜脈持續血液過濾（haemofiltration）、血液透析過濾（haemodiafiltration）和血液透析。通過治療3例新生兒血漿中的亮氨酸分別為2186，3818和2536mmol/L急劇地下降到1131，1275和488mmol/L健康搜索，患兒的神經系統狀態迅速得到改善。在月齡分別為22，13和11時，3例患兒均有正常的智商。患兒對這些治療耐受良好，副作用有低溫和血球壓積下降。
交換輸血 ：此方法是將患者的血輸給正常人，將正常人的血輸給患者。正常人有處理支鏈氨基酸的能力，患者的血輸給正常人無不良反應和后果。而患者血中亮氨酸水平可降低。
大劑量維生素B1（硫胺素）和靜脈高能營養：對維生素B1（硫胺素）治療有反應的病型主要是Ⅱ型楓糖尿病（即E2基因突變），但中間型和輕型病人也有反應。對維生素B1（硫胺素）治療有反應的前提是E1正常。因為當E2與E1形成復合物時使E2酶對焦磷酸硫胺素的親和力增高，同時焦磷酸硫胺素可使BCKD復合體保持穩定，由此使病人對支鏈氨基酸的耐受性增加。維生素B1（硫胺素）劑量一般要大于100mg/d。在用大劑量維生素B1（硫胺素）治療的同時要靜脈補充高能營養，供給充足的熱卡、維生素、水和電解質來滿足需要。
肝臟移植 ：至今只有3例作了肝臟移植，移植后全身支鏈2-氧酸脫氫酶活性明顯升高，不需限制飲食，在分解代謝增高的情況下，沒有代謝失代償的危險。但考慮到所需費用，手術風險和結果，Wendel等認為肝移植并不比經典的限制飲食治療更好。