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目的：晚期非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的三线化疗作用仍然不明确。我们回顾性分析既往一二线化疗失败后NSCLC患者再次给予三线化疗，分析其近期疗效、不良反应及生存状况，并探讨影响三线化疗疗效和生存的相关因素。方法：52例晚期NSCLC患者一二线化疗失败后给予三线化疗，主要药物包括培美曲塞、紫杉醇类和伊立替康。与三线化疗近期疗效相关的多因素回归分析采用二分类Logistic回归，生存分析采用Kaplan-Meier法，组间差异采用Log-rank检验。与患者三线化疗OS相关的临床因素采用Cox回归法。结果：52例晚期NSCLC患者三线化疗的ORR是5.7%（95%CI为1.2%-15.9%），DCR为34.6%（95%CI为21.7%-47.5%），PFS是2.3个月，OS是4.51个月。Logistic回归分析显示PS评分和三线化疗方案（两药）是影响三线NSCLC化疗近期疗效的相关因素。Cox比例风险模型显示三线化疗疗效是影响三线化疗NSCLC患者OS的独立预后因素。伴有肿瘤相关症状45例三线化疗后有22例（48.8%）症状缓解。治疗相关死亡2例患者PS评分差，死于粒细胞缺少性发热，30例（57.7%）患者出现III-IV度不良反应，最主要为IV度骨髓抑制（50%）。两药化疗较单药化疗的不良反应发生率高。年龄大于65岁、PS评分差、一二线化疗出现过III-IV度骨髓抑制的患者三线化疗更容易发生III-IV度骨髓抑制。结论：晚期NSCLC患者三线化疗疗效适中，但相当一部分患者可有效缓解肿瘤相关症状，控制疾病进展，毒性反应可耐受。若PS评分好，三线化疗使用两药的疗效优于单药，可延长晚期NSCLC的PFS和OS。年龄大、PS评分差、一二线化疗出现过III-IV度不良反应的患者三线化疗毒副反应较大，需慎重予以三线化疗，尤其是两药方案。