Kemoterapi (bahasa Inggeris chemotherapy) bermaksud satu bentuk rawatan yang menggunakan ubat-ubatan anti barah dalam merawat barah. Dalam penggunaan moden, istilah ini hampir merujuk secara eksklusif kepada ubat sintetik yang digunakan untuk merawat barah.Dalam penggunaaan bukan onkologi, istilah ini juga merangkumi antibiotik (kemoterapi antibakteria). Dalam pengertian tersebut, agen kemoterapi modern pertama adalah arsfenamin Paul Ehrlich, sebuah sebatian arsenik yang ditemui pada 1909 dan digunakan untuk merawat sifilis. Ini kemudian diikuti oleh sulfonamida ditemukan oleh Gerhard Domagk dan penisilin G ditemukan oleh Alexander Fleming.Penggunaan lain dari agen kemoterapi sintetik adalah rawatan penyakit autoimun dan penekanan transplant rejection (lihat immunosupresi dan DMARD).