急性發作時應積極矯正脫水，平衡電解質，改善代謝性酸中毒，并以高濃度葡萄糖持續灌注。另外，可給予病患甘胺酸(glycine)藥物治療以增加三甲基巴豆酰輔酶甘胺酸(3－methylcrotonoylglycine)在代謝危機期間的排泄。長期治療以控制飲食中白胺酸為主。生物素的給予對病人的幫助位有定論。若病人血液中游離態肉毒堿(carnitine)降低時應該給予50~100毫克/公斤/天的carnitine。另外要避免長期饑餓，以免引起身體代謝走向分解蛋白質的路徑，而產生毒素堆積。三甲基巴豆酰輔酵素羧化酵素缺乏癥若經早期診斷及治療，病患的生長和發展大多可以正常。