La chimiothérapie adjuvante peut être indiquée dans la prise en charge du cancer du rectum localement évolué ou avec envahissement ganglionnaire. Les études rapportent des résultats très parcellaires, et les indications restent souvent calquées sur le cancer du côlon. Pour les tumeurs de stade I, il n'y a pas d'indication de chimiothérapie adjuvante. Pour les tumeurs de stade II et III, le choix d'une chimiothérapie adjuvante dépend de l'examen anatomopathologique, mais aussi du résultat du traitement néoadjuvant et de la localisation tumorale. Actuellement, ce sont principalement les fluoropyrimidines possiblement associées à l'oxaliplatine ou la capecitabine qui sont les principales molécules efficaces et proposées par les recommandations française et américaine.