近些年来，越来越多的证据表明恶性胶质瘤的化疗已经进入的“替莫唑胺的时代”。替莫唑胺是在由Steven首次合成的，它是一种含有咪唑四嗪环的烷化剂类抗肿瘤药物。它本身并没有活性，属于前体药物，须在生理水平PH下经非酶途径转化为活性化合物MITC（5-（3-甲基三氮烯-1-基）咪唑-4-酰胺），后者进一步水解成活性代谢产物才能显现抗肿瘤活性。理论上，MTIC的抗肿瘤活性主要是通过与鸟嘌呤的第六位氧原子发生烷基化而作用产生，同时也会与鸟嘌呤的第七位氮原子发生次要的额外烷基化作用，随后产生的细胞毒性与这些修复异常的甲基化合物有关。从90年代早期开始，替莫唑胺就开始被用于胶质瘤的试验性治疗。 Stupp等总结的一项多中心临床试验显示，放疗+替莫唑胺使胶质母细胞瘤患者的中位生存期达到了14.6个月，与单独放疗的疗效相比具有显著性优势。之后Hegi等发现DNA修复基因MGMT的沉默可使接受替莫唑胺治疗的胶质母细胞瘤患者的生存期明显延长，从此开启了通过靶向基因检测来预测替莫唑胺疗效和肿瘤预后的新纪元。对于MGMT基因没有被甲基化沉默的患者，则尚需要另辟途径提高化疗疗效；MGMT基因的沉默并不能避免肿瘤耐药和复发的发生。
另一种进展迅速的恶性胶质瘤药物就是针对血管活性内皮因子（VEGF）的靶向药物――贝伐单抗。2005年Stark-Vance在联合贝伐单抗和伊立替康治疗复发性恶性胶质瘤的临床试验中发现了令人欣喜的结果。在最近的多项研究中也能发现，这两种药物联合使用可以比传统的化疗方案在PFS6和影像学改变方面具有显著优势。值得注意的是，有报道极少患者使用此方案后出现颅内出血、血栓形成和肠穿孔等严重副作用。贝伐单抗的抗肿瘤机理包括靶向抑制胶质母细胞瘤中VEGF的大量表达、抗肿瘤血管生成紊乱从而促进化疗药物渗透和抑制肿瘤干细胞生长。
细胞毒性药物依立替康在目前的恶性胶质瘤化疗方案中也占有一席之地。它是一种拓扑异构酶-1抑制剂，于1994年经FDA批准后主要用于结肠癌的辅助联合化疗。从1999年Friedman等最先将依立替康用于恶性胶质瘤治疗以来，依立替康多分别与替莫唑胺及贝伐单抗联合用药，效果已经得到初步评估和证实。Vredenburgh等的研究显示贝伐单抗与依立替康联合用于复发性恶性胶质瘤时，影像学反应率达63％，中位PFS为23周，PFS6为38％，6个月OS为72％。Zuniga等的同一类研究得到了更好的结果，胶质母细胞瘤的中位PFS达到7.6个月，PFS6为63.7％，6个月OS为78％，12个月OS为42.6％。
铂类制剂也在恶性胶质瘤的辅助化疗中起到一定作用。铂剂在2010年NCCN指南中主要指顺铂和卡铂，两者很少单独用于恶性胶质瘤的化疗，有证据表明铂剂并不比亚硝基脲类药物更加有效。铂剂多分别与亚硝基脲类、替莫唑胺及异磷酰胺联合用药，值得注意的是铂剂联合用药会带来叠加的毒性，在应用之前应评估患者的耐受性情况。有将铂剂包埋后用于胶质母细胞瘤局部化疗的报道，中位OS高达427.5天，比单纯手术+放疗组多1倍，且两者就有显著性差异；局部用药比全身用药也更容易耐受。
