目前用于系统性治疗的抗癌药物是控瘤的主要武器，最近80年来人类对抗癌药物的研发突飞猛进，取得了突破性的成就。按照作用机制，当前主要的抗癌药物分为以下四个大类：

细胞毒性化疗药物：这些药物自上个世纪四、五十年代以来开始用于临床，其后大规模筛选开发了不少种类的细胞毒性药物。这些药物主要作用于处于细胞周期中增殖旺盛的细胞，对癌细胞没有选择性，所以一般有较大的毒性，有时候甚至是致死性毒性。不过随着药物治疗技术的进步，因化疗死亡的比例已经较之前显著降低；而且为了保障治疗安全，支持治疗的进步也非常大。目前化学治疗仍是抗癌药物治疗的主力军，但治疗安全性已经提高很多，一些安全性高的化疗药物在门诊就可以化疗。

内分泌治疗药物：这些药物的代表是乳腺癌和前列腺癌的有关药物，如芳香化酶抑制剂及雄激素受体拮抗剂。从机理上说也可以归结为靶向药物，应该是最早被使用的靶向药物。与化疗药物相比，内分泌治疗药物在于阻断癌细胞对激素依赖的生长模式。性激素进入细胞核与受体复合物共同作用于DNA，依靠DNA的表达产物驱动激素依赖性肿瘤细胞增殖。所以内分泌治疗的特点是起效慢，推荐需要3个月的观察期，对于增殖迅速需要尽快降低肿瘤负荷的情况就不适合。这类药物的显著优点就是可以口服、治疗毒性比多数化疗药物小很多；虽然起效略慢，但有效时间和有效率均高于大多数化疗药物。所以条件允许，这些药物被推荐为一线用药。

分子靶向药物：这些药物作用于癌细胞或者肿瘤微环境中的间质细胞（如血管内皮细胞）上的功能蛋白质，一般是驱动细胞生长的受体类蛋白质，通过阻断这些分子信号通路，来抑制细胞增殖。分子靶向药物是一个药物开发方向，作用靶点复杂，涉及到细胞膜特异抗原、受体酪氨酸激酶及其下游通路、细胞周期蛋白、凋亡调节因子、表观遗传调节蛋白等。该类药物虽成为靶向药物，也并非肿瘤特异性的，所以也存在一定程度的副作用。目前肺腺癌的靶向治疗取得了非常好的效果，由于靶向的是某些细胞增殖时候的一类特殊的细胞周期调节通路，所以又对某一类依赖专门的细胞膜受体通路的增殖细胞有专门靶向性，毒性普遍较化疗药物小很多，而有效性高出不少。最典型的分子靶向药物是治疗慢性粒细胞性白血病的伊马替尼和治疗肺腺癌的酪氨酸激酶抑制剂（TKI）系列。分子靶向治疗的靶点和内分泌治疗有所不同，起效往往也较快。

免疫治疗药物：主要有CART-T细胞疗法和免疫检查点抑制剂。前者的代表药物是治疗B淋巴细胞肿瘤上CD19为靶点的过继免疫细胞治疗。后者的代表药物是以癌细胞上或者淋巴细胞上PD-1/PD-L1及CTLA4蛋白为靶点的阻滞性抗体疗法。免疫治疗的机理与化疗和分子靶向治疗不同，疗效有著名的拖尾效应。所谓“拖尾现象”是指，化疗、靶向或内分泌药物治疗的生存率随着治疗时间的推移而不断降低。而经免疫检测点抑制剂治疗的生存曲线却在生存时间超过某一个时间节点后生存率几乎不再下降。拖尾现象表明，免疫治疗一旦有效，疗效持久，患者长期带瘤(或无瘤)生存。免疫治疗的缺点是当前价格昂贵，治疗有效率高低与特定的生物标志物有关，因主动性激活机体免疫也有相当的毒副作用，主要表现为自身免疫性炎症，严重的自身免疫并发症有可能导致死亡。