常用药物为第三代细胞毒性药物，包括长春瑞宾、吉西他滨、紫杉醇等，这些药物均具有前瞻性老年临床研究的数据。 长春瑞宾 ELVIS试验入组161例老年非小细胞肺癌患者（≥70岁），随机接受长春瑞宾化疗或最佳支持治疗。两组1年生存率分别为32%和14%（P=0.03），MST分别为7.0个月和5.3个月。化疗组生活质量得到改善，生存期延长。长春瑞宾的耐受性也较好，仅10%的患者发生III～IV度白细胞下降，1%发生Ⅱ~III度血小板减少，16%发生贫血。Earle等的一项针对6232例65岁以上IV期老年NSCLC回顾性分析显示：化疗延长MST33 d，增加1年生存率9%。Lilenbaum等的一项随机对照Ⅲ期研究发现，70岁以上者化疗后生存率和生存质量与全组比较没有明显差异，70岁以上与以下组生存曲线基本相同。这些研究显示年龄并不是老年晚期NSCLC化疗的绝对禁忌，对于一般状况较好的患者，化疗优于最佳支持治疗。
专家等比较了老年进展期NSCLC患者（≥70岁），观察化疗药物剂量强度与疗效的关系，以相对剂量强度>80%作为适宜的剂量强度，结果107例最常见的是单剂化疗方案vinorelbine和单剂吉西他滨。总体平均相对剂量强度是68%，36%患者接受了相对剂量强度>80%的原计划。两者有效率（RR）分别为55.2%和33.3%（P<0.01），两组之间的总生存率也显著差异（P<0.0001）。表明老年非小细胞肺癌患者化疗剂量强度对疗效和生存期有显著的影响。
吉西他滨 一些Ⅱ期老年患者特异性的临床试验证实GEM在老年非小细胞肺癌治疗中的作用。在≥70岁老年人，GEM总体缓解率在18%~38%，MST 6.8~9月，毒性反应可以预见并可接受。
紫杉醇 紫杉醇治疗老年晚期非小细胞肺癌有效且耐受性好。多个Ⅱ期临床研究发现紫杉醇周疗明显降低不良反应，而疗效相似，其缓解率在3.7%~44%之间，MST为6.8~12月。
多烯紫杉醇 WJTOG9904研究为比较多烯紫杉醇与NVB单药治疗老年晚期非小细胞肺癌的III期研究，共入组了182例患者。多烯紫杉醇剂量为60mg/m2，每21天重复，MST（14.3月 vs 9.9月，P=0.138）和PFS（5.5月 vs NVB组的3.1月，P=019）要优于NVB组。但多烯紫杉醇组3~4度中性粒细胞减少症发生率为82.9%，显著高于NVB组的69.2%（P=0.031）。Karampeazis等比较了多烯紫杉醇与NVB单药治疗>65岁以上患者的疗效，多烯紫杉醇采用36mg/m2，NVB采用25m/m2，均为第1与8天给药，每21天重复。发现两组MST和PFS无明显的差异。可是在PSO-1分患者，多烯紫杉醇组MST明显优于PS2-3分患者（11.3月 vs 2.5月）；可是在NVB组无这种现象（4.3月 vs 2.8月）。提示在PS好的老年晚期非小细胞肺癌采用多烯紫杉醇单药治疗效果会更好。Hainsworth等进行的一项针对≥65岁老年晚期非小细胞肺癌患者的Ⅱ期临床研究发现，多西他赛每周36mg/m2，连续6周，休息2周，结果显示，有效率为18%，1年生存率27%，无IV度毒副反应发生。