कीमोथेरपी मेसोथेलियोमा के लिये एकमात्र शल्य-चिकित्सा है, जो अनियंत्रित और नियंत्रित परीक्षणों में उत्तरजीविता को बढ़ाने वाली साबित हुई है। सन 2003 में वोगेलज़ैंग (Vogelzang) व उनके सहयोगियों द्वारा प्रकाशित एक ऐतिहासिक अध्ययन में अकेली सिस्प्लैटिन कीमोथेरपी की तुलना सिस्प्लैटिन व पेमेट्रेक्स्ड (ब्रांड नाम ऐलिम्टा) कीमोथेरपी के संयोजन के साथ उन मरीजों में की गई थी, जिन्हें पहले असाध्य प्लुरल मेसोथेलियोमा के लिये कीमोथेरपी नहीं दी गई थी और जो अधिक आक्रामक "उपचारात्मक" शल्य-चिकित्सा के उम्मीदवार नहीं थे। यह परीक्षण असाध्य प्लुरल मेसोथेलियोमा में कीमोथेरपी से होने वाले उत्तरजीविता लाभ की पहली रिपोर्ट थी, जिसने दर्शाया कि जिन मरीजों का उपचार केवल सिस्प्लैटिन के साथ किया गया था, उनमें उत्तरजीविता की अवधि का मध्यमान 10 माह था, जबकि मरीजों के जिस समूह का उपचार सिस्प्लैटिन व पेमेट्रेक्स्ड के संयोजन से किया गया और जिन्हें फोलेट व विटामिन B के द्वारा अतिरिक्त पोषण भी दिया गया, उनमें यह 13.3 माह था। परीक्षण में अधिकांश मरीजों को विटामिन का अतिरिक्त पोषण भी दिया गया और जिन मरीजों ने प्रतिदिन फोलेट 500mcg की मौखिक खुराक और प्रत्येक 9 सप्ताह के अंतराल में इंट्रामस्क्युलर विटामिन B 1000mcg की खुराक प्राप्त की, उनमें पेमेट्रेक्स्ड से जुड़े दुष्प्रभाव उन मरीज़ों की तुलना में बहुत कम थे, जिन्हें पेमेट्रेक्स्ड विटामिन के पूरक पोषण के बिना दिया गया था। लक्ष्य प्रतिक्रिया दर सिस्पैटिन समूह में 20% से लेकर संयोजित पेमेट्रेक्स्ड समूह में 40% तक बढ़ गई। कुछ दुष्प्रभाव, जैसे मिचली और उल्टी आना, मुखपाक और दस्त संयोजित पेमेट्रेक्स्ड समूह में अधिक आम थे, लेकिन इन्होंने मरीजों के केवल एक छोटे-से समूह को ही प्रभावित किया और कुल मिलाकर विटामिन के पूरक पोषण भी दिया जाने पर पेमेट्रेक्स्ड व सिस्प्लैटिन का संयोजन मरीजों के लिये सुसह्य था; संयोजिक पेमेट्रेक्स्ड समूह में जीवन की गुणवत्ता व फेफड़ों की कार्यक्षमता के परीक्षणों दोनों में वृद्धि हुई। फरवरी 2004 में, यूनाइटेड स्टेट्स फूड एन्ड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन ने असाध्य प्लुरल मेसोथेलियोमा के उपचार के लिये पेमेट्रेक्स्ड के प्रयोग की अनुमति प्रदान की। हालांकि, कीमोथेरपी के इष्टतम प्रयोग को लेकर अभी भी कुछ प्रश्न अनुत्तरित हैं, जिनमें उपचार को प्रारंभ करने का सही समय और दिये जाने चक्रों की इष्टतम संख्या शामिल हैं।

रैल्टिट्रेक्स्ड के साथ सिस्प्लैटिन के प्रयोग ने उत्तरजीविता में वैसा ही सुधार प्रदर्शित किया है, जैसा सिस्प्लैटिन अ पेमेट्रेक्स्ड के संयोजन के द्वारा देखा गया है, लेकिन रैल्टिट्रेक्स्ड अब इस संकेत के लिये व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं है। जो मरीज़ पेमेट्रेक्स्ड को नहीं सह सकते, उनके लिये गेम्सिटेबाइन या वाइनोरेल्बाइन के साथ सिस्पैटिन का संयोजन या केवल वाइनोरेल्बाइन एक विकल्प है, हालांकि इन दवाओं के लिये कोई उत्तरजीविता लाभ प्रदर्शित नहीं किया गया है। जिन मरीज़ों में सिस्प्लैटिन का प्रयोग न किया जा सकता हो, उनमें इसके स्थान पर कार्बोप्लैटिन का प्रयोग किया जा सकता है, लेकिन गैर-यादृच्छिक डेटा कार्बोप्लैटिन-आधारित संयोजनों के लिये रुधिरविज्ञान संबंधी विषाक्तता की उच्च दरें और निम्न प्रतिक्रिया दरें प्रदर्शित करता है, हालांकि इसमें भी उत्तरजीविता के आंकड़े सिस्प्लैटिन पाने वाले मरीजों जैसे ही हैं।

ड्युक यूनिवर्सिटी द्वारा राष्ट्रीय स्तर पर आयोजित एक अध्ययन, जिसके अनुसार सुधार में लगभग 50 पॉइन्ट की वृद्धि का निष्कर्ष निकाला गया था, के बाद जनवरी 2009 में, यूनाइटेड स्टेट्स एफ़डीए (FDA) ने चरण I या II के मेसोथेलियोमा के लिये विकिरण के साथ शल्य-चिकित्सा जैसे पारंपरिक उपचारों के प्रयोग या कीमोथेरपी की अनुमति दी।

संकेत व लक्षण
कीमोथेरपी
प्रतिरक्षा चिकित्सा
छानबीन