Kemoterapi vücutta hızlı çoğalan hücrelerin çoğalmasını engelleyen ilaç tedavisidir. Akciğer kanseri çoğalma hızı yüksek olduğu için bunlar üzerine etkilidir. Bununla birlikte vücudumuzda saçlı deri, mide, deri ve sinir gibi yapılarımız da hızlı çoğaldıkları için kemoterapi ilaçları bu tür dokulara da zarar verme potansiyeline sahiptir. Bu sebeple, yani normal doku ve organlarımızda oluşabilecek zararlar nedeniyle kemoterapiyi belirli bir sürenin üzerinde uygulamak mümkün değildir.
Medikal onkoloji uzmanları tümörün cinsine göre verilecek ilaçlara karar verirler. Kemoterapi ilaçları hastaların damar yolu ile vücuda verilir. Kemoterapiden önce ayrıntılı muayene ve kan analizleri yapılıp hastada zararlı bir etkinin oluşmasının önüne geçilir. İlaçlar 3 haftada bir uygulanır, ancak, doktor hastanın muayene ve laboratuvar bulgularına göre bu planlamada değişiklik yapabilir.
Kemoterapi uygulamasında kanserin cinsi de önem taşır. Küçük hücreli akciğer kanserleri küçük hücreli olmayan kanserlere göre çok daha hızlı çoğaldığı için bu tür kanserlerde kemoterapi daha etkili olmaktadır. Oysa küçük hücreli olmayan akciğer kanserlerinde ise aşağıda özetlediğimiz akıllı ilaçlar ve immunoterapi daha etkilidir.