恶性胶质瘤((Ⅲ、Ⅳ级)如胶质母细胞瘤和间变星形细胞瘤，术后血常规、肝肾功能良好、切口愈合良好后应尽早化疗。NCCN推荐放化疗同步，放疗前1小时，小剂量75mg/m2,连续服用42天(放疗间歇期也需服用)。
放疗结束后：第1周期，5/28方案，150mg/m2，如果能够耐受，可以继续吃5个周期。对于部分缓解的患者，6周期结束可以继续服用，从第2周期开始剂量可增加至200mg/m2。替莫唑胺可引起淋巴细胞减少，CD4T淋巴细胞可低于200/mm3，对于放化疗期间白细胞计数下降的患者，每周应监测血常规。如果血小板低于75000/mm3，中性粒细胞低于1500/mm3，可暂缓化疗。
一些胶质瘤也可选用亚硝基脲类药物，如尼莫斯汀、卡莫斯汀、洛莫斯汀和替尼泊苷或卡铂、顺铂等药物化疗。