Наиболее частое гематологическое осложнение химиотерапии – миелосупрессия, приводящая к нейтропении, тромбоцитопении и, реже – анемии. Для большинства противоопухолевых препаратов миелосупрессия является наиболее важным токсическим эффектом, ограничивающим дозу препарата. Другие, наименее частые осложнения – гемолитико-уремический синдром, нарушение коагуляции, морфологии эритроцитов. Отсроченные гематологические осложнения определённых химиопрепаратов включают вторичные онкогематологические заболевания.