Rektum kanseri tedavisinde kemoterapi genellikle kanser hücrelerini hedef alan iki veya daha fazla ilacın kombinasyonunu içerir. Kemoterapi ve radyoterapi, ameliyattan önce (neoadjuvan) veya ameliyattan sonra (adjuvan) uygulanabilir. Evre 1 rektum kanserinde, cerrahi tedavi tek başına yeterli olabilir. Bu evrede, ameliyat sonrası nüks riski düşük olduğu için kemoterapi genellikle önerilmez. Evre 2 ve Evre 3 rektum kanserlerinde ise, hastalığın tekrarlamasını önlemek amacıyla ameliyat sonrası kemoterapi ve radyoterapi uygulanır. Ayrıca, Evre 2 ve Evre 3 rektum kanseri hastalarında tümörü küçültmek ve cerrahi başarı şansını artırmak için ameliyat öncesi kemoterapi ve radyoterapi de tercih edilebilir.