Princippet i behandlingen består i en begrænsning af proteinindtaget fra mad, hvorved indtaget af phenylalanin, phe også begrænses. Da en sådan diæt vil give alt for lidt protein i forhold til kroppens behov, gives i stedet et aminosyretilskud, som proteinerstatning der indeholder alle aminosyrer undtagen phe.

Aminosyretilskuddene er designet efter aldersgrupper og findes som pulver, flydende, tabletter eller barer. Aminosyretilskuddet indtages til måltiderne flere gange om dagen, hele livet igennem. Udgifterne til aminosyretilskuddet betales af regionerne.

Af hensyn til barnets vækst og udvikling er en nøje afmålt mænge phe nødvendig, afhængig af barnets alder og sværhedsgraden af PKU. Dette fås gennem en lav-proteindiæt, hvis indhold af phe reguleres efter indholdet af phe i blodprøver, som forældrene selv tager fra en hæl, tå eller finger. Det tilstræbes, at værdien ligger i bestemte intervaller, der i barndommen går fra 120-360 mikromol/liter. I det første leveår skal der tages en blodprøve ugentligt, senere med længere intervaller.

Behandlingen bør være livslang, men diæten bliver mindre restriktiv med årene, idet den umodne hjerne er mest følsom for skadevirkningen af phe. Udover den kroniske skade kan en høj værdi af phenylalanin give en akut påvirkning, der bl.a. ytrer sig som træthed, uro og koncentrationsbesvær.

Følges behandlingen med de anbefalede phe-niveauer, udvikler børnene sig normalt, og der ses ingen forskel på udviklingen mellem børn med klassisk og mild PKU.

Fra man er 12 år må blodprøverne ligge på max 600 µmol/L. Det kræver stadig at man er på en restriktiv proteinbegrænset diæt.

Fra man er 18 år og har svært ved at holde blodprøverne under 600 µmol/L kan man skifte over til LNAA-tilskud og semifri-diæt hvor man må spise frit af frugter og grøntsager og alm. ris, brød, pasta og kartofler, og hvor blodprøverne max må være på 1500 µmol/L. Dog kan det for nogens vedkommende give øget hovedpine, mindre koncentration, mere osteklokke eller andre "bivirkninger". ​