髓母細胞瘤術后單純化療未見明確療效，即使在手術、放療后應用化療其結果亦有爭議。Mazza統計47例病人的5年存活率，手術+放療+化療組達60%，明顯高于未行化療組（37%）。Thomas對8例復發病人用BCNU和地塞米松及鞘內用氨甲蝶呤（methotrexate）聯合化療，其中5例同時瘤灶局部加低量放療，結果所有病人均有不同程度療效，其中6例明顯有效，2例療效不顯著者均為第二次復發腫瘤。但發現化療對生存無明顯影響。
對于化療的指針，Bloom認為化療對腫瘤全切除病人無效，因而主要用于部分切除或僅行活檢的病人，或2歲以下患兒。多數作者認為復發病人可加用化療。
Grafts實驗發現亞硝基脲類藥物與甲基芐肼聯用時，甲基芐肼的細胞活性可在相對低的劑量下得到；若在使用亞硝基脲類藥物后12天用甲基芐肼，可在不降低藥效的條件下大大降低藥物的骨髓抑制作用。因而在聯合應用化療藥物時，特別要注意其藥物間的相互作用，避免增加藥物毒性。此外，在化療期間應隨時監測外周血象變化。一旦發現全血細胞減少應予以及時處理甚至暫停化療。