A kemoterápia általános értelemben azt a gyógyító eljárást írja le, amelynek során vegyszerek testbe juttatásával a betegséget okozó mikroorganizmusok vagy sejtek egy csoportja elpusztítható. Legismertebb alkalmazási köre az onkológián belül a rosszindulatú rákos daganatok eltávolítását célzó terápia, de a farmakológiában gyakran utalnak a kifejezéssel az antibiotikumok egy meghatározható csoportjára is (antibakteriális kemoterápia). A daganatos betegeknek adott kemoterápiás kezelés történhet gyógyító (kuratív) célzattal, de lehetséges, hogy csak a beteg életminőségét vagy élethosszát kívánják javítani vele (palliatív kezelés). Kemoterápiát alkalmazhatnak önmagában, vagy más kezelési módokkal (pl. sugárkezelés, műtét) kombinálva.

A rosszindulatú rákos megbetegedésekre a sejtek kontrollálatlan szaporodása, és az ép szövetekbe való betörése, távoli áttétek képzése jellemző. Ismertek olyan tumorok, melyeknél döntően a genetikai prediszpozíció a meghatározó, a környezeti ártalmak szerepe pedig elhanyagolható (pl. herediter retinoblasztóma), de a rosszindulatú daganatok többségére igaz, hogy veleszületett genetikai hajlam és a környezetei tényezők együttes interakciója szükséges a kialakulásukhoz, mely során egyes sejtekben genetikai mutációk jönnek létre a sejtciklust szabályozó génekben. A kemoterápiás eljárások azon az elven alapulnak, hogy a beteg szervezetébe juttatott vegyszer elpusztítja a gyorsan osztódó sejteket – ez ugyanis a rákos sejtek egyik fő tulajdonsága. Ez a hatás nem korlátozódik a daganatsejtekre, minden gyorsan osztódó sejtet károsítanak, ami miatt sok mellékhatással rendelkeznek.