Für die PML gibt es bis heute keine zugelassene wirksame Therapie. Viele Medikamente, die darauf abzielten, das Virus direkt zu bekämpfen (sogenannte antivirale Therapeutika), konnten in bisherigen Studien nicht zu einer Verbesserung des Überlebens oder einer Reduzierung der Behinderung bei PML-Erkrankten beitragen.
Stattdessen wird der Ansatz verfolgt, das geschwächte Immunsystem der Betroffenen, das ursächlich für die Entstehung der PML verantwortlich ist, zu stärken und mögliche Faktoren zu beseitigen, die das Immunsystem unterdrücken. Beispielsweise führt bei PML-Betroffenen mit einer zugrundeliegenden HIV-Infektion bereits die Etablierung einer wirksamen HIV-Therapie häufig dazu, dass sich das Immunsystem erholt und dadurch die PML kontrolliert wird.
Für mit Natalizumab behandelte Multiple-Sklerose-Patienten ist das Absetzen des Medikaments und die dadurch erzielte Erholung des Immunsystems möglich. Bei Menschen mit einer hämatologischen Grunderkrankung, etwa einer Leukämie oder einem Lymphom, ist es deutlich schwieriger das Immunsystem wiederherzustellen. Sowohl die Erkrankung selbst als auch mögliche Chemotherapien führen zu einer Unterdrückung des Immunsystems.
In den letzten Jahren konnten zwei innovative experimentelle Behandlungsansätze identifiziert werden, die in kleineren Fallserien Erfolge bei der Behandlung der PML zeigten. Es handelt sich einerseits um den Einsatz von sogenannten Anti-PD-1-Antikörpern (Nivolumab und Pembrolizumab) und andererseits um die Behandlung mit virusspezifischen T-Lymphozyten von Fremdspendern.