在新辅助化疗引入恶性骨肿瘤综合治疗之前，化疗对恶性骨肿瘤的确切疗效缺乏科学的评估标准，大多数是通过临床实践结果来证实其疗效。在术后的联合化疗中究竟哪种药物对其更为有效也无法肯定。只能根据以往的估计来设计化疗方案。新辅助化疗的引入，为科学评估药物对肿瘤敏感性提供依据。具体可通过临床、影像学、实验室检查以及术后肿瘤细胞坏死的组织学分级进行评估。
临床评估主要是依据病人主观症状是否通过化疗得以减轻，特别是疼痛缓解和一般情况的改善，临床检查肿瘤体积是否缩小，与正常组织界限是否清楚，肿瘤周围水肿反应带是否缩小，邻近关节活动度是否改善。尤文肉瘤如有血沉增快、发热的病史，也应列入观察疗效的临床指标。
影像学方面，化疗前后X线平片对比，肿瘤的钙化、骨化是否增加，软组织肿块影的界限是否清楚，肿块的大小是否缩小、与正常骨之间的界限是否清楚。增强CT及血管造影检查显示肿瘤新生血管是否减少或消失是观察疗效的客观指标。MRI检查可显示肿瘤软组织是否缩小、与周围组织的边界及坏死情况。在骨肉瘤实验室检查中，碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶是否下降也是观察疗效的指标之一。对化疗前后同位素骨扫描结果进行对比表明，放射性核素的浓集程度和范围也是观察化疗疗效的重要指标。其中同位素铊201（Ti）目前被认为效果最好。
对术前化疗疗效最重要、最敏感、最客观的评估标准是肿瘤对化疗药物的组织学反应。正确评估对于术后化疗方案的制定是至关重要的。这个评估需要病理科医生的积极参与并完成大量的工作。他们要把切除的肿瘤标本进行标本照相，然后按Sloan-Kettering癌症中心制定的格子图形的方法进行取材，确定各个组织断面对新辅助化疗疗效的镜下评估。
格子数和断面数取决于肿瘤的大小、评估标准按Huvos等制定的肿瘤对化疗反应的组织学分级。Ⅰ级：几乎没有肿瘤细胞坏死；Ⅱ级：化疗轻度有效，肿瘤细胞数减少，坏死率＞60％，部分区域尚存肿瘤活细胞；Ⅲ级：化疗有效，肿瘤细胞坏死率＞90％，尚存极少肿瘤活细胞；Ⅳ级：肿瘤细胞全部坏死，未见活的肿瘤细胞。根据Sloan-Kettering癌症中心的新辅助化疗资料显示，20％的病人为Ⅳ级，21％的病人为Ⅲ级，29％的病人为Ⅱ级，20％的病人为Ⅰ级化疗反应。根据这个评估，对化疗反应Ⅲ或Ⅳ级的，术后可沿用术前化疗方案；对Ⅰ级、Ⅱ级的，术后应更改化疗方案，缩短化疗间隔，使用作用更强的药物。有资料证明无论病灶位于股骨远端、胫骨近端、还是肱骨近端―三个骨肉瘤最常见的部位，他们对化疗的反应无明显区别。
