The invention provides methods for treating various types of cancer/tumor by administering the combination of DII4 antagonists, in particular, DII4 antibodies and fragments thereof that specifically bind human DII4, and chemotherapeutic agents. Such combination therapies exhibit synergistic effects compared to the treatment with either agent alone. Thus, the methods of the invention are particularly beneficial for cancer patients who have low tolerance to the side effects caused by high dosages required for the treatment by either agent alone, by being able to reduce effective dosages. Pharmaceutical compositions and kits containing DII4 antagonists and chemotherapeutic agents are also provided.Linvention a pour objet des méthodes de traitement de divers types de cancer/tumeur par ladministration de la combinaison dantagonistes de la protéine Dll4, en particulier, des anticorps anti-Dll4 et leurs fragments qui se lient spécifiquement à la protéine Dll4 humaine, et dagents chimiothérapeutiques. Ces polythérapies présentent des effets synergiques comparativement au traitement par lun ou lautre agent seul. Ainsi, les méthodes de linvention sont particulièrement bénéfiques pour les patients cancéreux qui présentent une faible tolérance aux effets secondaires provoqués par des dosages élevés nécessaires pour le traitement par lun ou lautre agent seul, en pouvant réduire les posologies efficaces. Linvention concerne également des compositions pharmaceutiques et des kits contenant des antagonistes de la protéine Dll4 et des agents chimiothérapeutiques.