Химиотерапи́я — лечение какого-либо инфекционного, паразитарного заболевания либо злокачественной опухоли (рака) с помощью яда или токсина, губительно воздействующего на инфекционный агент — возбудитель заболевания, на паразитов или на клетки злокачественных опухолей при меньшем отрицательном воздействии на организм больного. Яд или токсин при этом называется химиопрепаратом, или химиотерапевтическим агентом. Врач химиотерапии — химиотерапе́вт.

Химиотерапия может рассматриваться как вид фармакотерапии, направленный только на возбудителя (или другой этиологический фактор) болезни. Цель обычной фармакотерапии — коррекция нарушений жизнедеятельности организма, восстановление или улучшение функций поражённых заболеванием органов и систем. Целью же химиотерапии является уничтожение или, по крайней мере, торможение размножения паразитов, инфекционных агентов или злокачественных клеток, по возможности с меньшим повреждающим действием на организм больного. Нормализация жизнедеятельности и улучшение функций поражённых органов и систем при этом достигаются вторично, как следствие уничтожения или ослабления причины, вызвавшей заболевание — инфекции, опухоли или паразитарной инвазии.