化疗引起的副作用不仅局限于直肠癌，在所有瘤种中，只要应用化疗药物就会出现无差别杀伤，既会杀伤肿瘤细胞、癌细胞，也杀伤正常免疫细胞。患者在应用化疗药物后，会出现白细胞下降，因而免疫力差，继发感染几率会增加；因为红细胞受到杀伤而死亡会出现贫血情况；因为血小板也被化疗药物杀伤而死亡，可出现血小板降低情况，而血小板下降容易引起继发性出血。
除此之外，药物经过肝脏、肾脏代谢，可影响肝脏与肾脏功能，统称为肝肾功能损害。另外，化疗药有神经毒性，部分病人应用化疗药物后出现手麻、脚麻、口周麻木。结直肠癌治疗领域有特殊副作用，如患者本来是消化系统肿瘤，化疗后消化道功能会进一步受到影响，因此可能会出现腹泻、呕吐、肠道痉挛等一系列与其它癌肿不一样的化疗后反应。
