Οι στόχοι αυτοί εξαρτώνται από τον τύπο και το στάδιο του καρκίνου του πνεύμονα και την χορήγηση ή όχι άλλου είδους θεραπείας. Πιθανοί στόχοι της χημειοθεραπείας είναι:

• Η εξάλειψη όλων των καρκινικών κυττάρων και η αποφυγή υποτροπής μετά από χειρουργική επέμβαση ή άλλο είδος θεραπείας
• Η συρρίκνωση των όγκων για να αφαιρεθούν χειρουργικά με μεγαλύτερη ευκολία και ασφάλεια
• Ο έλεγχος της νόσου, εμποδίζοντας την ανάπτυξη και την εξάπλωση του καρκίνου
• Η ενίσχυση της αποτελεσματικότητας άλλων θεραπειών, όπως π.χ. της ακτινοθεραπείας.
• Η ανακούφιση από τα συμπτώματα που προκαλεί ο καρκίνος και η επιβράδυνση της νόσου, όταν αυτή βρίσκεται σε προχωρημένο στάδιο. Αυτή η μορφή θεραπείας ονομάζεται παρηγορητική φροντίδα.