La chaleur, ou l’élévation de la température corporelle, est une très ancienne méthode utilisée dans le traitement du cancer et certains oncologues en Europe considèrent désormais cette méthode comme la « quatrième » branche du traitement traditionnel, ou au moins comme étant sur un pied d’égalité avec l’immunothérapie conventionnelle.  Les traitements par hyperthermie impliquent d’élever la température du corps (et donc celle des tissus tumoraux), jusqu’à 40 à 43°C. Cependant, l’hyperthermie utilisée seule n’est pas considérée comme un traitement approprié pour la plupart des cancers.  À l’inverse, un certain nombre d’études cliniques ont découvert des effets bénéfiques importants en combinant l’hyperthermie avec d’autres modalités de traitement, notamment la radiothérapie.

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Avec le traitement par radiations, la chaleur est localisée autour de la zone tumorale au lieu d’être appliquée à l’ensemble du corps. D’après ces études, l’hyperthermie améliore l’efficacité de la radiothérapie pour les cancers du sein récidivants et les mélanomes malins et permet de prolonger la survie de différents groupes de patients atteints d’un cancer (par exemple, le glioblastome, le cancer du col de l’utérus et les métastases au niveau des ganglions lymphatiques de la tête et du cou). Une approche plus expérimentale consiste à utiliser l’hyperthermie sur l’ensemble du corps combinée à la chimiothérapie.

Une autre application prometteuse de l’hyperthermie consiste à la combiner au traitement photodynamique ou PDT. Le principe de base de la PDT consiste à activer les différentes cellules immunitaires qui deviennent plus efficaces pour lutter contre le cancer. L’hyperthermie déclenche la libération de protéines de choc thermique (notamment HSP-70), qui activent par la suite les défenses immunitaires du corps contre le cancer.  D’après certaines constatations expérimentales, les deux traitements sont susceptibles de fonctionner synergiquement. Afin d’augmenter davantage l’efficacité de la PDT, l’hyperthermie pourrait alors être utilisée en tant que thérapie adjuvante, tel que suggéré par les résultats cliniques améliorés constatés chez les patients souffrant d’un cancer du rectum ayant reçu les deux traitements simultanément.

L’hyperthermie représente également une option efficace pour retrouver une chance de pouvoir opérer des tumeurs à l’origine inopérables et offre un nouveau traitement à faible dose pour les cancers récidivants précédemment traités avec de fortes de doses de radiothérapie sans augmenter la toxicité. Plus récemment, une nouvelle stratégie a été développée permettant de chauffer la tumeur depuis l’intérieur à l’aide de nanoparticules magnétiques concentrées au sein du site tumoral ; un champ magnétique est ensuite appliqué à la tumeur afin d’atteindre une forte température centrale (42 à 45°C).