בהתאם לשלב של סרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים (NSCLC), הכימותרפיה עשויה לשמש במצבים שונים:
* לפני הניתוח (לפעמים בשילוב טיפול קרינתי) על מנת לכווץ את הגידול (neoadjuvant therapy).
* לאחר הניתוח (לפעמים בשילוב טיפול קרינתי) על מנת לנסות להרוג את כל התאים הסרטניים הנותרים (adjuvant therapy).
* כטיפול העיקרי (לפעמים בשילוב טיפול קרינתי) אם המדובר בסרטן מתקדם יותר או באנשים שאינם בריאים מספיק על מנת לעבור ניתוח.

כימותרפיה ניתנת במחזורים הכוללים תקופת טיפול (בדרך כלל יום עד 3 ימים) שלאחריה תקופת מנוחה, וזאת על מנת לאפשר לגוף להתאושש. תרופות כימותרפיה מסוימות ניתנות על בסיס יומיומי. מחזורים כימותרפיים יימשכו, בדרך כלל, 3 עד 4 שבועות. כימותרפיה אינה מומלצת, לעיתים קרובות, לחולים במצב בריאותי ירוד, אבל גיל מתקדם לכשעצמו אינו שולל אותה כאפשרות טיפולית.

תרופות כימותרפיה המשמשות לעיתים קרובות לטיפול בסרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים:
* Cisplatin
* Carboplatin
* Paclitaxel (שם מסחרי: Taxol)
* Albumin-bound paclitaxel (שם מסחרי: nab-paclitaxel, Abraxane)
* Docetaxel (שם מסחרי: Taxotere)
* Gemcitabine (שם מסחרי: Gemzar)
* Vinorelbine (שם מסחרי: Navelbine)
* Irinotecan (שם מסחרי: Camptosar)
* Etoposide (שם מסחרי: VP-16)
* Vinblastine
* Pemetrexed (שם מסחרי:Alimta)

ברוב המקרים, טיפול בסרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים משתמש בשילוב של 2 תרופות כימותרפיה. מחקרים הראו כי לא רק שהוספת תרופת כימותרפיה שלישית אינה טומנת בחובה יתרון משמעותי, אלא שהיא עלולה לגרום ליותר תופעות לוואי. לעיתים, קשישים או מטופלים שבריאותם רופפת יטלו תרופת כימותרפיה יחידה.

לעתים קרובות, שילוב של תרופות כימותרפיה יכלול Cisplatin או Carboplatin בתוספת תרופה אחת אחרת.לעיתים ייעשה שימוש בשילובים שאינם כוללים תרופות אלו, לדוגמה Gemcitabine עם Vinorelbine או Paclitaxel.

עבור מטופלי סרטן ריאה מתקדם, אשר עומדים בקריטריונים מסוימים, ניתן יהיה להוסיף לטיפול גם תרופת טיפול ממוקד כגון Bevacizumab (שם מסחרי: Avastin) או Cetuximab (שם מסחרי: Erbitux) (ראו "טיפולים ממוקדים בסרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים").

בשלבי סרטן מתקדמים, שילוב הכימותרפיה הראשוני ניתן לעתים קרובות במשך 4 עד 6 מחזורים. חלק מהרופאים ממליצים כיום על המשך הטיפול באמצעות תרופת כימותרפיה יחידה או תרופה ממוקדת, אפילו אצל אנשים שהגיבו היטב לכימותרפיה הראשונית שלהם. מספר מחקרים מצאו כי טיפול מתמשך זה (הידוע גם כ-maintenance therapy), עשוי לסייע בריסון הסרטן, ולעזור לחלק מהמטופלים לחיות חיים ארוכים יותר.

אם טיפול הכימותרפיה הראשוני לסרטן ריאה מתקדם חדל מלהועיל, הרופא עשוי להמליץ על טיפול קו שני באמצעות תרופה אחת, למשל Docetaxel או Pemetrexed.שוב, גיל מתקדם אינו מהווה מכשול לקבלת תרופות אלו, כל עוד המטופל נמצא בבריאות כללית טובה.

תופעות לוואי אפשרייות

תרופות כימותרפיה תוקפות תאים המתחלקים במהירות, מה שמאפשר להן לנטרל תאים סרטניים. אבל תאים אחרים בגוף, כגון אלה במח העצם (שבו מיוצרים תאי דם חדשים), רירית הפה והמעיים, וזקיקי השיער, מתחלקים גם הם במהירות. גם תאים אלה עשויים להיות מושפעים על ידי הכימותרפיה, מה שעלול לגרום לתופעות לוואי מסוימות.

תופעות הלוואי של תרופות כימותרפיה תלויות במשך זמן הטיפול, כמו גם בסוג ובמינון של התרופות הניטלות. חלק מתופעות הלוואי הנפוצות כוללות:
* אובדן שיער
* אַפְתות (פצעים ברירית הפה)
* אובדן תיאבון
* בחילות והקאות
* שלשול או עצירות
* סיכון מוגבר לזיהומים (בשל כמות קטנה מדי של תאי דם לבנים)
* נטייה לדמם או לפתח שטפי דם (בשל כמות קטנה מדי של טסיות דם)
* עייפות (בשל כמות קטנה מדי של תאי דם אדומים)

תופעות לוואי אלו הן בדרך כלל קצרות טווח וחולפות לאחר סיום הטיפול. לעתים קרובות יש דרכים להקל אותן. לדוגמה, ניתן לתת למטופלים תרופות שיעזרו למנוע או להפחית בחילות והקאות.

לחלק מהתרופות עלולות להיות תופעות לוואי יחודיות. לדוגמה, תרופות כדוגמת Cisplatin, Vinorelbine, Docetaxel, או Paclitaxel עלולות לגרום לנזק עצבי (peripheral neuropathy).התוצאה עשוייה להיות סימפטומים (בעיקר בכפות הידיים ורגליים) כגון כאב, צריבה או עקצוצים, רגישות לקור או חום, או חולשה. אצל רוב האנשים סימפטומים אלו נעלמים או משתפרים עם הפסקת הטיפול, אבל אצל חלק מהמטופלים תופעות הלוואי עלולות להיות ארוכות טווח.

מטופלים צריכים לדווח לצוות הרפואי שלהם על כל תופעת לוואי בה הם מבחינים במהלך הכימותרפיה, כך שיוכלו לקבל מענה מהיר. במקרים מסוימים, יופחתו מינוני תרופות הכימותרפיה, או שהטיפול יעוכב או יופסק, וזאת על מנת להימנע מהחמרה.