近年来，越来越多的证据表明，恶性胶质瘤的化疗已进入 "替莫唑胺时代"。特莫唑胺是由Steven首次合成的，是一种含有咪唑四氮环的烷化剂抗肿瘤药物。它本身没有活性，但它是一种前体药物，必须在生理水平的PH值下通过非酶途径转化为活性化合物MITC（5-（3-甲基三唑-1-基）咪唑-4-酰胺），进一步水解为活性代谢物才能显示抗肿瘤活性。理论上，MTIC的抗肿瘤活性主要是通过与鸟嘌呤第六个氧原子的烷基化作用产生的，以及与鸟嘌呤第七个氮原子的次级附加烷基化作用，随后的细胞毒性与这些异常的甲基化合物的修复有关。自20世纪90年代初以来，特莫唑胺一直被用于胶质瘤的实验性治疗。Stupp等人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14.6个月，与单独放疗的疗效相比，具有明显优势。随后，Hegi等人发现，DNA修复基因MGMT的沉默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，从而开启了通过靶向基因检测预测替莫唑胺疗效和肿瘤预后的新时代。对于没有甲基化沉默的MGMT基因的患者，仍然需要另一种途径来提高化疗疗效；MGMT基因沉默并不能阻止肿瘤耐药和复发的发生。
另一种迅速发展的恶性胶质瘤药物是贝伐单抗，一种针对血管活性内皮因子（VEGF）的药物。2005年Stark-Vance公司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发现有良好的效果。在最近的几项研究中，也可以发现这两种药物的联合治疗可以在PFS6和影像学变化方面比传统化疗方案有明显的优势。值得注意的是，使用这种方案的患者中，很少有颅内出血、血栓形成和肠穿孔等严重副作用的报道。贝伐单抗的抗肿瘤机制包括靶向抑制胶质母细胞瘤中大量的VEGF表达，抗肿瘤血管生成障碍从而促进化疗药物的渗透和抑制肿瘤干细胞生长。
细胞毒性药物伊立替康在目前的恶性胶质瘤化疗方案中也有一席之地。它是一种拓扑异构酶-1抑制剂，1994年被美国食品和药物管理局批准，主要用于结肠癌的辅助性联合化疗。自1999年Friedman等人首次将伊立替康用于恶性胶质瘤治疗以来，伊立替康分别与替莫唑胺和贝伐珠单抗联合使用，效果得到了初步评估和证实。
Zuniga等人的同类型研究取得了更好的结果，胶质母细胞瘤的中位PFS为7.6个月，PFS6为63.7%，6个月OS为78%，12个月OS为42.6%。
铂类药物在恶性胶质瘤的辅助化疗中也发挥了作用。2010年NCCN指南中的铂类药物主要指顺铂和卡铂，这两种药物很少单独用于恶性胶质瘤的化疗，而且有证据表明铂类药物并不比亚硝基脲类药物更有效。铂剂多与亚硝基脲类、替莫唑胺和异磷酰胺分别联合使用，值得注意的是，铂剂联合使用可引入叠加毒性，应用前应评估患者的耐受性。有报道称，使用铂金封装后进行局部化疗治疗胶质母细胞瘤，中位OS可达427.5天，是单纯手术+放疗组的1倍，且两者有明显差异；局部用药也比全身用药更容易耐受。
