Bradley Loody, från Blackhall Colliery, nära Hartlepool, gladdes av Sunderland fans när han dök upp som maskot för laget i september.
Motståndare Everton lovade 200.000 pund mot sin överklagandefond.
Hans mor, Gemma, har avslöjat att hans cancer har ökat och behandlingen skulle bara ge honom mer tid.
Bradley diagnostiserades med neuroblastom i 2013, och genomgick två år av "bueling" kemoterapi.
Det gick i remission men återvände i en aggressiv form i juni, och hans enda hopp låg i antikroppsbehandling i New York.
Familjen hade träffat målet, men hans mamma har nu lagt upp på Facebook; "Jag är förkrossad över att låta dig veta att hans cancer har fortsatt att växa.
"Vi har haft ett möte med Bradleys konsult och han har gett oss tre alternativ men... de har alla samma resultat och det är Bradley kommer att förlora sin kamp.
"Jag har ärligt talat inga ord att säga hur förtvivlad jag är just nu.
"Jag vet verkligen inte hur jag ska fatta ett beslut om att antingen ta mitt barn hem och ha ett par månader med honom eller utsätta honom för mer ansträngande behandling som kan lämna honom kämpa för sitt liv och få samma resultat."
När Sunderland AFC hörde nyheten twittrade han: "Fortsätt slåss, Bradley!"
Föräldrarna till en femårig cancersjuk person som fick 700 000 pund för behandling i USA har fått höra att han bara har månader på sig att leva.