Através das técnicas de cateterismo, pode-se atingir os vasos nutridores do tumor e então administrar drogas quimioterápicas. Com esta técnica consegue-se uma concentração da droga no tumor muito maior (aumenta a eficácia) e uma concentração no corpo menor (reduz os efeitos colaterais da quimioterapia). Além da utilização da quimioterapia, são injetadas pequenas partículas para bloquear as artérias que alimentam o tumor, permitindo que a droga fique concentrada no tumor por um tempo maior, além de levar parte do tumor a morte por isquemia. Daí o nome “Quimioembolização”, pois trata-se de uma quimioterapia com embolização.
Este procedimento é realizado principalmente nos casos de hepatocarcinoma (carcinoma hepatocelular) onde o tratamento curativo é obtido através da cirurgia (hepatectomia). Infelizmente a grande maioria dos pacientes quando são diagnosticados já não apresentam condições de serem submetidos a cirurgia curativa (tamanho, invasão vascular...), restando as estes pacientes o transplante hepático com alternativa para sua cura. É nestes pacientes que a quimioembolização apresenta suas principais indicações, tendo como principal objetivo o tratamento paliativo destes tumores, promovendo as redução do volume tumoral, promovendo assim redução dos sintomas (melhora da qualidade de vida) e aumento da sobrevida. Outra indicação é evitar o aumento do tamanho destes tumores nos pacientes que aguardam o transplante hepático, evitando assim sua exclusão da lista de transplante.