化疗是晚期非小细胞肺癌（NSCLC）的主要治疗手段，随着新一代化疗药物和分子靶向药物的发展应用，晚期NSCLC的治疗取得了一定的进展，中位生存期达到12个月以上，2年生存率达2%以上，患者的生存质量也得到显著改善。
　　一线化疗
　　一线化疗目前推荐新一代的含铂的两药方案，如长春瑞滨、吉西他滨、紫杉类与铂类（顺铂、卡铂）联合方案。多个III期随机对照试验显示各方案之间疗效无明显差异，主要的区别在于不良反应。对于老年患者（≥70岁），体力状况差（PS2分），单药方案是一个合理的选择。在两药方案基础上加用一个化疗药物不增加疗效，但显著增加了毒性。一线化疗一般3～4个周期，不超过6个周期。
　　分子靶向药物与化疗的应用也取得了一定的进展。ECOG4599研究中842例患者随机分为PCB组（贝伐单抗联合紫杉醇、卡铂）和PC组（紫杉醇联合卡铂）。与PC组相比，PCB组有效率（27%vs.10%），无进展生存时间（6.4个月vs.4.5个月），中位生存时间（12.5个月vs.10.2个月），1年生存率（51.9%vs.43.7%）均有优势；但骨髓抑制Ⅲ度和Ⅳ度、出血、咯血、高血压发生率亦较PC组为高，且治疗相关的死亡也增多（9例vs.2例）。必须指明的是，该方案仅适于PS 0—2分非鳞癌、无中枢神经系统转移、无抗凝治疗的患者。类似的AVAIC研究采用的是健择联合顺铂方案，分为单纯化疗组、贝伐单抗7.5mg/kg组、贝伐单抗15mg/kg组。初步分析：贝伐单抗组有效率、无进展生存时间显著改善，但低剂量贝伐单抗组和高剂量组一样有效，不良反应更轻。
　　在我国，孙燕报道了恩度联合NP方案一线化疗晚期NSCLC的结果显示，恩度联合化疗显著提高有效率（35.4%vs.19.5%），无进展生存时间（6.3个月vs.3.6个月），总生存时间（14.9个月vs.9.9个月）。
　　由于对肿瘤耐药机制的深入理解和药物遗传学的发展，个体化治疗也取得了一定进展。R.Rosell报道基于肿瘤ERCC1 mRNA表达水平的高低选择化疗药物的临床试验结果，显示个体化治疗组有效率显著高于对照组。
       

       二线化疗
　　一线化疗后部分体力状况好的患者可接受二线化疗。基于循证医学的证据，目前可选择的二线化疗方案有多西他赛、培美曲塞和表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKIs）：厄洛替尼、吉非替尼。
　　培美曲塞与多西他赛比较，疗效相似，不良反应更轻，患者可获得更长的无进展生存时间。
　　INTEREST试验比较了多西他赛与吉非替尼二线化疗NSCLC疗效, 在非选择的患者中疗效相当，但吉非替尼组生存质量更高。
　　目前尚无2个EGFR-TKIs直接比较的临床试验。一般认为东方人、腺癌（细支气管肺泡癌）、女性、非吸烟患者，EGFR-TKIs有更高的缓解率。进一步研究发现是由于这些人群有更高EGFR突变率，但是否是生存的预测因子尚有争议。