El tratamiento comprende una dieta muy baja en fenilalanina, especialmente cuando el niño está creciendo y es necesario cumplir estrictamente con dicha dieta para prevenir o minimizar el retardo mental. Esto requiere la supervisión exhaustiva por parte del médico o del dietista certificado y la cooperación de los padres y del niño.

La fenilalanina se encuentra en cantidades significativas en alimentos como la leche, los huevos y otros alimentos comunes. Además, se encuentra en el edulcorante Nutrasweet (aspartamo), razón por la cual los productos que contengan aspartamo se deben evitar en las dietas de los niños con esta enfermedad. Lofenalac es una leche en polvo infantil especial para niños con fenilcetonuria que se puede usar durante toda la vida como fuente de proteína con un contenido extremadamente bajo en fenilalanina y balanceado para los aminoácidos esenciales restantes.

Las mujeres adultas portadoras de fenilcetonuria que tienen planes de quedar embarazadas deben seguir una dieta estricta baja en fenilalanina que debe iniciarse antes de quedar embarazada y continuarse durante el embarazo.

El resultado esperado es muy alentador, si el tratamiento dietético se inicia inmediatamente después del nacimiento y se sigue estrictamente; pero si se comienza después de los 3 años o no se hace, el daño cerebral es inevitable.

El niño sufrirá retardo mental severo si no recibe tratamiento.

Se debe buscar asistencia médica si a un bebé no le han realizado exámenes para fenilcetonuria, especialmente si algún familiar padece esta enfermedad.