В зависимости от типа онкологического заболевания и целей лечения химиотерапия проводится различными способами. Лечение так называемых солидных опухолей или системных заболеваний проводится с целью излечения пациента (лечебная химиотерапия), продления жизни или облегчения симптомов заболевания (паллиативная химиотерапия). Солидные опухоли представляют собой опухоли с определенной локализацией, которые прощупываются или визуализируются при обследовании (например, при УЗИ, рентгеновском обследовании, компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии), как, например, карциномы (опухоли, развивающиеся в тканях желез, кожных покровов или слизистой оболочки) или саркомы (опухоли, развивающиеся в костной или в мягких тканях, а также в нервных тканях и кровеносных сосудах).
Под системными заболеваниями подразумеваются онкологические заболевания, поражающие весь организм, как, например, лейкемия (заболевание крови или кроветворных клеток костного мозга), заболевание Ходжкина или злокачественная лимфома (заболевание лимфатической системы).
Однако в некоторых случаях цитостатическая химиотерапия назначается и без наличия видимой опухоли (адъювантная химиотерапия), например, после проведенной операции в целях предотвращения рецидива онкологического заболевания или его максимальной отсрочки. При наличии единичных злокачественных узелков химиотерапия зачастую назначается в преддверии плановой операции по их удалению в целях уменьшения их размеров (индукционная или неоадъювантная предоперационная химиотерапия).