Introducción: El cáncer de pulmón es una enfermedad compleja en la que influyen factores genéticos y medioambientales. En Cuba es la segunda causa de muerte.  Se diagnostica en etapas avanzadas  por lo que en la mayoría de los casos el esquema terapéutico incluye la poliquimioterapia. Objetivos: Caracterizar a los pacientes atendidos por carcinoma de células no pequeñas en el Hospital Neumológico Benéfico Jurídico, identificando marcadores de estrés oxidativo y genotoxicidad antes y después del   tratamiento con poliquimioterapia. Método: Se realizó un estudio descriptivo, de corte longitudinal, en el que se incluyeron 60 pacientes. Los marcadores medidos, antes de iniciar el tratamiento y seis meses después de concluido este fueron: concentraciones de malonildialdehído (MDA), proteínas oxidadas e hidroperóxidos totales y la concentración de grupos tioles, capacidad antioxidante plasmática total y actividades de las enzimas Superóxido Dismutasa 1 (SOD1), Catalasa (CAT), Glutatión Peroxidasa (GPx) y Glutatión S-Transferasa (GST). Además, se evaluó la genotoxicidad a través del ensayo cometa. Resultados: Predominaron los pacientes del sexo masculino, el grupo de edades de 50 a 59 años, y la etapa clínica 3 b. Los enfermos se caracterizaron por una concentración elevada de productos de la peroxidación lipídica y proteica, acompañado  de daño al ADN. Sin embargo los valores mejoraron después de concluida la poliquimioterapia en los individuos que tuvieron buena respuesta clínica e imagenológica. Conclusiones: Estos parámetros bioquímicos pudieran ser utilizados como biomarcadores de respuesta terapéutica en el cáncer de pulmón, ya que los  enfermos con mejoría clínica e imagenológica después del tratamiento, tuvieron un descenso de los mismos.