恶性脑肿瘤的侵袭性生长特性和部分脑肿瘤解剖位置的特殊性使得手术难以完全切除，残留的肿瘤细胞可能成为日后复发的根源。虽然手术后辅以放疗可以提高治疗效果，但由于放射线剂量的限制和部分肿瘤对放疗不敏感，复发仍然可能发生。因此，化疗在防治复发方面发挥着重要作用。

此外，化疗还可以降低鞍区生殖细胞瘤的放疗剂量，减轻放疗对垂体内分泌功能和视力的不良影响。对于术后有肿瘤残留的患者，化疗可以提高二次手术的全切率，改善患者的生存期。对于三岁以下的髓母细胞瘤、间变性室管膜瘤和原始神经外胚层瘤等脑肿瘤患儿，大剂量化疗是减少复发和延长生存的重要治疗方法，因为放疗对这些幼儿有明显的神经毒性和神经认知损伤，不宜进行放疗。最后，化疗是原发中枢神经系统淋巴瘤的首选治疗，也是最有效的治疗方法。