Introdução: A desnutrição é prevalente entre pacientes oncológicos e pode favorecer resultados indesejáveis, como a diminuição da resposta orgânica e o aumento dos efeitos adversos relacionados ao tratamento. Desse modo, esta revisão integrativa resume as evidências recentes sobre o efeito dos imunonutrientes em pacientes com câncer submetidos a radioterapia e/ou quimioterapia. Método: Foi realizada uma pesquisa bibliográfica nas bases de dados Health Information from the National Library of Medicine (PUBMED), Biblioteca Virtual de Saúde (BVS), Scientific Electronic Library Online (SciELO) e Science Direct. Os estudos publicados entre janeiro de 2017 e maio de 2022 que obedeciam aos critérios de inclusão foram identificados, selecionados, recuperados e a extração de dados foi realizada. Resultados: Dos onze estudos que foram incluídos, sete eram ensaios clínicos randomizados, três eram estudos retrospectivos e apenas um era um estudo observacional sem grupo de comparação. Dez dos onze estudos relataram melhora ou manutenção do estado nutricional ou imunológico com suplementação de imunonutriente isolado ou em conjunto. A suplementação com glutamina não reduziu a incidência geral de mucosite, mas diminuiu o aparecimento de mucosite moderada-grave, com incidência significativamente menor. Conclusão: A suplementação com imunonutrientes em pacientes com câncer durante radioterapia e/ou quimioterapia pode melhorar ou manter o estado nutricional/ imunológico. A suplementação com glutamina pode retardar o aparecimento da mucosite oral e reduzir a incidência de mucosite grave. Mais investigações são necessárias, com intervenção no período, dosagem e duração da suplementação.