化学治疗药物（chemotherapeutic agents）是一类主要对寄生在人体中的致病细胞或细胞群有毒性，而对宿主细胞有较小伤害或无害的化学物质。
细菌、病毒、寄生虫及癌细胞所致疾病的药物治疗统称为化学治疗学（chemotherapy，简称化疗）。化学治疗学的目的是研究、应用对病原体有选择毒性（即强大杀灭作用），而对宿主无害或少害的药物以防治病原体所引起的疾病。
为了获得这种选择性毒性（selective toxicity）的药物，我们利用这些寄生细胞与宿主细胞之间存在的生理学和生物化学差别作为化疗药物的攻击靶点。显然，这种生化差别越大，化疗药物的选择性作用越强。生化差别的大小主要取决于宿主与寄生物在进化过程中相距的远近。
致病的寄生细胞可以是多种多样的，最常见的是细菌，为原核生物，是一大类致病的寄生物；有的寄生细胞与宿主细胞相同，属真核生物，它们之间的组织结构与生化过程有一定相似性。病毒作为一类寄生物具有特殊的性质，严格地说，病毒不是细胞，因为它们本身没有产生能量或进行生物合成所需的自己的生化机理，而是利用宿主的代谢过程，实现其生长繁殖过程，所以，病毒的化学治疗有其特殊性。
癌细胞是另一类寄生细胞，它源于宿主细胞，却脱离了正常细胞受制约的调控装置的“束缚”，成为噁性变（malignancy）的宿主细胞。所以，在特殊的意义上说，癌细胞是外来的寄生细胞；但从来源上，癌细胞来自宿主细胞，因而它与正常的宿主细胞非常相似，使得癌化疗选择性较低，抗癌药物毒性较大。
