化療的起源可以直接追溯到第一次世界大戰。期間德國引入化學戰。在採用的化學劑中，以芥子氣（mustard gas）的破壞性最強。儘管1925年《日內瓦議定書》（Geneva Protocol）禁止化學戰，但第二次世界大戰的來臨，各國擔憂化學戰可能被重新引入。這種擔憂導致氮芥（nitrogen mustard）的發現。它被視為一種有效的治療癌症方法。
氮芥治療淋巴瘤
兩名來自美國耶魯醫學院的藥理學家，古德曼（Louis S. Goodman）和吉爾曼（Alfred Gilman），被美國國防部招募來研究化學戰劑的潛在癌症療效。古德曼和吉爾曼發覺芥子氣是一種太易揮發的試劑，不適合實驗。他們用氮（nitrogen）分子交換硫分子（sulphur）。氮芥（nitrogen mustard）是更穩定的化合物。
在他們開始研究一年後，德國在意大利巴里（Bari）的一次空襲，擊中一艘秘密藏有芥子氣炸彈的美國軍艦USS John Harvey’s號，導致1000多人暴露於芥子氣中而死亡。亞歷山大醫學博士（Dr.Stewart Francis Alexander）是一名中校兼化學戰專家，隨後被派去調查後果。屍檢結果顯示，死者的淋巴樣（lymphoid）和髓樣（myeloid）明顯受到抑制。他的報告提出：由於芥子氣幾乎終止了某些快速分裂的體細（somatic cell）的分裂，因此芥子氣也可能幫助抑制某些類型的癌細胞的分裂。
根據這些資訊，古德曼和吉爾曼推斷，氮芥這種藥物可能可以治療淋巴瘤，因為它是淋巴樣腫瘤。他們首先在小鼠身上證明氮芥可以治療淋巴瘤。接下來，他們與胸外科醫生林德斯科格（Gustaf Lindskog）合作，在非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkin’s lymphoma.）患者注射相關藥物芥子碱（mustine，氮芥抗癌化療的原型）。效果只持續幾個星期，病人必須返回進行另一組治療，這是認識到癌症可以通過藥物治療的第一步。當時《紐約時報》報道了第一批臨床試驗的發表。
葉酸治療白血病
第二次世界大戰後不久，研究者開始用第二種藥物治療癌症。哈佛醫學院病理學家法伯（Sidney Farber）研究葉酸（folic acid）對白血病患者的影響。葉酸是一種對基因（DNA）代謝至關重要的維生素（當時法伯並不知道DNA的重要性），1937年威爾斯 （Lucy Wills）在印度工作時發現，給患急性淋巴細胞白血病（ALL）的兒童這種維生素，刺激急性淋巴細胞白血病細胞的繁殖。這是第一次設計（不是偶然發現）用藥物治療癌症的例子，法伯用Lederle實驗室合成的葉酸類似藥物治療癌症。首先合成的是氨蝶呤（aminopterin），然後是氨甲蝶呤（amethopterin），即現在的甲氨蝶呤（methotrexate）。它們有抗葉酸的作用，並且廢了葉酸必需酶的功能。1948年，這些藥物成為緩解兒童白血病的第一種藥物。療效很短，但原理很清楚──抗葉酸可以抑制惡性細胞繁殖，從而讓骨髓恢復正常的重建功能。當時醫學界認為：白血病是一種不可能治癒的疾病，應該讓孩子平安地死去。法伯在進行研究期間遇到阻力。1948年，法伯在《新英格蘭醫學期刊》（New England Journal of Medicine）發表他的報告。報告遭到懷疑，而法伯還被嘲笑。
1947年，美國職業棒球大聯盟名人魯斯（Babe Ruth）患了鼻咽癌，成為第一批接受類似氨蝶呤的蝶呤（teropterin） 的受試者之一。紐約西奈山醫院的劉易森醫生（Richard Lewisohn）給魯斯服用這種藥物幾個月，魯斯的病情開始好轉。然而，第二年魯斯便去世了。
1951年，賴特（Jane C. Wright）證實甲氨喋呤適用於實體瘤（solid tumor），可以緩解乳腺癌。賴特的小組首次證實甲氨喋呤能治療實體瘤，不只是白血病，後者是骨髓癌。幾年後，國家癌症研究所的赫茲（Roy Hertz）和李敏秋（Min Chiu Li）在1956年顯示，患有絨毛膜癌（choriocarcinoma）和絨毛膜腺瘤的婦女完全康復；並在1958年發現單獨使用甲氨蝶呤可以治癒絨毛膜癌──一種源於滋養層細胞（trophoblastic cells）的惡性腫瘤。
一般人以為化療可以防止癌症擴散。事實上，不能！也不合人道，因為化療本身就可以觸發癌變！
化療並不針對癌細胞！化療只可以殺死迅速繁殖的細胞，不管是癌細胞還是健康細胞。有些癌細胞並不迅速繁殖，因此化療不能殺死它們。有些癌細胞對合成藥產生抗拒，因此化療也不能殺死它們。
底線是，如果一個病人接受了足夠的化療藥去殺死所有癌細胞，他將死於化療藥，比被癌細胞殺死還要快。化療只可以緩慢癌症惡化，但不能終止癌症擴散、轉移和殺死患者。
