Untuk beberapa kanker, pendekatan terbaik adalah dengan melakukan terapi kombinasi, yaitu pembedahan, terapi radiasi, dan kemoterapi. Pembedahan atau terapi radiasi dapat digunakan untuk mengatasi kanker yang masih terlokalisir, sedangkan kemoterapi juga berguna untuk mematikan sel-sel kanker yang sudah menyebar ke bagian tubuh lainnya.

Terkadang terapi radiasi atau kemoterapi diberikan sebelum pembedahan untuk menyusutkan tumor, sehingga memperbaiki kesempatan untuk mengangkat tumor secara tuntas melalui pembedahan. Terapi radiasi dan kemoterapi dosis rendah dapat juga diberikan setelah pembedahan untuk membantu menghancurkan sel-sel kanker yang masih tersisa.

Stadium kanker seringkali menentukan pemberian terapi, apakah terapi tunggal saja yang diperlukan atau terapi kombinasi. Misalnya, kanker payudara stadium awal dapat diatasi dengan pembedahan saja atau pembedahan dikombinasi dengan terapi radiasi, kemoterapi, atau ketiga-tiganya, tergantung dari ukuran tumor dan risiko kekambuhannya. Kanker payudara yang telah meluas secara lokal biasanya diatasi dengan pemberian kemoterapi, terapi radiasi, dan pembedahan.

Obat kemoterapi paling efektif jika diberikan secara kombinasi, yaitu dengan menggunakan obat-obat yang bekerja dengan cara yang berbeda sehingga dapat meningkatkan angka keberhasilan terapi. Ketika obat-obat dengan efek yang berbeda dikombinasikan untuk terapi, maka setiap obat dapat digunakan dalam dosis optimalnya, tanpa efek samping yang berat.

Terkadang kemoterapi kombinasi digunakan bukan untuk mengobati tetapi untuk mengurangi gejala dan memperpanjang harapan hidup. Kemoterapi kombinasi bisa bermanfaat untuk penderita kanker stadium lanjut yang tidak dapat dilakukan terapi radiasi atau pembedahan (misalnya, kanker paru-paru bukan sel kecil yang tak dapat dioperasi, kanker esofagus, atau kanker kandung kemih).