कीमोथेरेपी कैंसर के प्रकार और चरण के आधार पर विभिन्न चिकित्सीय उद्देश्यों के साथ दी जाती है। इन उद्देश्यों में बीमारी का इलाज करना, ट्यूमर मेटास्टेसिस को रोकना, उसकी वृद्धि को धीमा करना, प्राथमिक अंग से शरीर के अन्य भागों में फैले कैंसर कोशिकाओं को खत्म करना और कैंसर से संबंधित विशिष्ट लक्षणों को कम करना शामिल है। कुछ मामलों में, कीमोथेरेपी ही एकमात्र उपचार विकल्प हो सकता है। बीमारी के चरण के आधार पर, इसे सर्जरी और रेडियोथेरेपी जैसे अन्य उपचार विधियों के साथ क्रमिक रूप से या समवर्ती रूप से लागू किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ट्यूमर के आकार को कम करने के लिए प्री-ऑपरेटिव रूप से या किसी भी अवशिष्ट कैंसर कोशिकाओं को खत्म करने और पुनरावृत्ति या फैलने के जोखिम को कम करने के लिए पोस्ट-ऑपरेटिव रूप से कीमोथेरेपी दी जा सकती है। इसी तरह, कीमोथेरेपी को रेडियोथेरेपी से पहले, बाद में या उसके साथ एक साथ प्रशासित किया जा सकता है।