溫熱治療是理想的化療增敏感劑

通過溫熱治療改變化療的細胞毒殺性。體內和體外研究表明，許多化療藥劑在40.5-43℃下表現出細胞毒殺性增強。例如:BCNU、鉑金類、Oxaliplatin，和bleomycin。隨著溫度從37至41.5℃上升，導致細胞毒殺性增強。對於5-氟尿嘧啶（5-FU）mitomycin-C則不明顯。順鉑和奧沙利鉑顯示出超過41-42℃的溫度，就會迅速增加細胞毒殺性的倍率值，可能反是熱具有誘導干擾DNA損傷的修復的協同作用，類似於與放療的協同作用。

然而，對於胰臟癌細胞系中的體外研究表明，當給予化療gemcitabine24小時後進行溫熱治療時，化療的熱敏感強化是最佳的。

此外，細胞毒殺性藥物會觸發靶向藥物的遞送系統，可以確保更有效的藥物遞送，避免快速代謝，微脂質體包覆化療藥物是為了增加了其循環的半衰期。微脂質小紅莓被設計為利用由於腫瘤的洩漏脈管系統會增強的滲透率和保留效應，讓這些藥物被動性的積累。然而，已經發現這種被動藥物靶向在腫瘤組織內達到的濃度不足。但這可以通過在腫瘤部位的溫熱治療讓這些高溫度敏感的微脂質體觸發其釋放來改善藥物濃度，從而允許更高的局部藥物濃度，增加藥物滲透，並提高腫瘤內化療的生物利用度。從而最小化化療造成的正常組織毒性。