Obat kemoterapi diklasifikasikan sesuai dengan struktur molekul dan toksisitas farmakologisnya. Obat-obatan yang biasa digunakan pada kanker paru-paru seperti agen alkilasi seperti siklofosfamid, isosiklofosfamid, simustin, dll., Antibiotik seperti mitomisin, bleomisin, adriamisin, epiamisin, antimetabolit seperti gemcitabine, 5-fluorourasil, tanaman seperti vincristine, vincristine, vincristine, penghambat topoisomerase seperti isosiklofosfamid dan hidroksikamptothecin, topotecan, dll. Kelas paclitaxel termasuk paclitaxel dan doxorubicin, cisplatin, karboplatin, nedaplatin dan oxaliplatin juga biasa digunakan pada kanker paru-paru, serta obat pemetrexed. Obat-obat ini memiliki prinsip kerja yang berbeda dan mekanisme aksi seluler yang berbeda, sehingga sering dapat digunakan dalam kombinasi. Kemoterapi tradisional untuk kanker paru adalah CAP, yaitu rejimen berbasis siklofosfamid, adriamisin, cisplatin, yang kurang digunakan secara klinis saat ini karena efek toksiknya yang relatif besar, dan umumnya obat kemoterapi generasi ketiga seperti gemcitabine, vincristine, paclitaxel, dan pemetrexed digunakan, yang dipilih sesuai dengan jenis patologis yang berbeda.