O cancro do pulmão mais sensível à quimioterapia é o cancro do pulmão de pequenas células. O cancro de pulmão de pequenas células é muito sensível à quimioterapia, tal como a cisplatina mais o regime de etoposídeos, devido ao seu rápido crescimento e elevada malignidade, e o tumor desaparecerá rapidamente ou entrará em remissão completa após 1-2 ciclos de quimioterapia. O cancro do pulmão de pequenas células é propenso a recorrência ou metástases distantes, pelo que 2 ciclos de quimioterapia não é suficiente e 6-8 ciclos de quimioterapia são normalmente necessários. Outros cancros do pulmão como o adenocarcinoma e o carcinoma escamoso são normalmente muito menos sensíveis à quimioterapia do que o carcinoma de pequenas células. Embora a sensibilidade da quimioterapia não seja tão elevada como a do carcinoma de pequenas células, a quimioterapia adjuvante pós-operatória ou a quimioterapia paliativa é necessária sempre que a doença o requeira, tais como o cancro do pulmão avançado de células não pequenas e a metástase de gânglios linfáticos pós-operatória.