Pomalidomide se používá k léčbě mnohočetného myelomu (rakoviny způsobené progresivním onemocněním krve). Pomalidomide se obvykle podává po neúspěšném pokusu alespoň dvou dalších léků. Pomalidomide se také používá k léčbě Kaposiho sarkomu souvisejícího s AIDS, když jiné léky nefungovaly nebo přestaly fungovat.