Statskontrolleret tv viste billeder af præsidenten, da han steg på flyet i lufthavnen i Caracas i selskab med sin datter og et af sine børnebørn.
Chavez, der i år har en lang valgkamp foran sig, forventes at skulle gennemgå fem ugers behandling med stråler i Havana. I løbet af behandlingstiden vil han kortvarigt opholde sig i hjemlandet.
-Jeg har en tro på, at kræften i min krop ikke vil vende tilbage, siger præsidenten, som i februar fik fjernet en lille svulst fra bækkenet.
Fra det samme sted fik han i 2011 fjernet en større svulst. Det er dog aldrig kommet frem, hvilken type kræft præsidenten er ramt af.
Den 57-årige Chavez har tidligere erklæret sig "fuldstændig rask" efter flere omgange kemoterapi, men overraskede i februar måned, da han fortalte, at han skulle tilbage til Cuba for at undergå en ny operation.
Der har da også længe været sat spørgsmålstegn ved Chavez' helbred efter både kræftoperationer og strålebehandlinger.
I december luftede den stærke mand i Venezuela en teori om, at USA på en eller anden måde giver sydamerikanske ledere kræft.
Anklagen kom, efter Brasiliens præsident, Dilma Rousseff, hendes forgænger Luiz Inacio Lula da Silva og Paraguays præsident, Fernando Lugo, alle har fået konstateret kræft i de senere år.
Vælgerne skal i oktober bestemme, om Chavez skal have en ny seksårig periode som det sydamerikanske lands præsident.
Oppositionen har samlet sig bag den 39-årige guvernør Henrique Capriles, og kommentatorer forventer, at et genvalg til Chavez bliver sværere at gentage end de to foregående gange.
/ritzau/AFP
Seneste artikler
Motorcyklist påkørte dødt dådyr
Trippel sportsfest: Her er søndagens kampe
Nye krimier afslører landsdelens mørke hemmeligheder
Direktør langer ud efter havbrugskritikere: – De er direkte onde
Vil du have indflydelse på de nye skoledistrikter? Her er fristen
Mest læste artikler
Tom bil på Farøbroen: Eftersøgning fortsætter mandag
Fundet livløs i rabatten: Cyklist fløjet til Rigshospitalet
Stjal 450.000 fra gymnastikfolk og tipsklub
Truede med at skyde bekendt: Fandt våben hos kvinde
Bostedet Langholt lukker