The invention provides methods for treating various types of cancer/tumor by administering the combination of Dll4 antagonists, in particular, Dll4 antibodies and fragments thereof that specifically bind human Dll4, 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 Dll4 antagonists and chemotherapeutic agents are also provided.L'invention a pour objet des méthodes de traitement de divers types de cancer/tumeur par l'administration de la combinaison d'antagonistes de la protéine Dll4, en particulier, des anticorps anti-Dll4 et leurs fragments qui se lient spécifiquement à la protéine Dll4 humaine, et d'agents chimiothérapeutiques. Ces polythérapies présentent des effets synergiques comparativement au traitement par l'un ou l'autre agent seul. Ainsi, les méthodes de l'invention 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 l'un ou l'autre agent seul, en pouvant réduire les posologies efficaces. L'invention concerne également des compositions pharmaceutiques et des kits contenant des antagonistes de la protéine Dll4 et des agents chimiothérapeutiques.