有些腫瘤對化療很敏感。化療可以延長這些腫瘤患者的生存期，但很難治愈，包括:急性髓細胞白血病、成人急性淋巴細胞白血病、骨肉瘤、乳腺癌、非小細胞肺癌、胃癌、結直腸癌、尿路上皮癌、頭頸部鱗狀細胞癌等。但有些腫瘤對化療不敏感，包括黑色素瘤、肝癌、腎細胞癌、胃腸間質瘤、高分化神經內分泌腫瘤等。
大多數腫瘤的治療需要結合1-2或更多的治療方法，包括化療、放療、手術、生物免疫治療、局部微創治療等等。因此，在大多數情況下，化療是綜合治療的重要組成部分，通常與手術、放療等手段相繼或同步進行。比如早期乳腺癌患者，手術切除後往往需要化療或內分泌治療，部分患者還需要局部放療。對於壹些無法治愈的晚期腫瘤，化療是主要治療手段。但有時需要配合放療來緩解疼痛和預防骨折，或者通過手術切除原發竈來解決出血、壓迫、梗阻和穿孔。