放射治疗有多种实施方法，最常用的是由直线加速器发射大量光子(γ-射线)束。而中子束放射治疗可用于组织边缘狭窄的某些癌肿。电子束放射治疗因具有穿透组织极浅的特性，适用于皮肤或表浅癌肿。质子放射治疗虽用途有限，但对需要深度而范围极狭小的照射野可提供锐利的射线周缘。近距放射治疗将强力放射源，通过针头植入肿瘤组织本身(如前列腺或肺部)，从而达到小范围高剂量的效应。全身性放射性核素治疗可用于有核素摄吸的器官受体(如甲状腺癌)或抑制全身骨骼部位的受体(如治疗转移性前列腺癌的放射性锶)。痊愈性放射治疗一般需将肿瘤局部或其局部区域包含在照射野之内。

放射性细胞损伤是无选择性的和非特异性的，对DNA产生复杂的作用。疗效优劣按细胞损伤程度超越其修复能力的多少而定。一般来说，正常组织的修复效率高于癌肿，从而评估细胞死亡的差别。

放射治疗能治愈许多癌症(表144-1)。放射治疗可合并外科手术(治疗头颈部，喉部或子宫等癌)或合并化疗和外科手术(治疗肉瘤或乳腺，食道，肺或直肠等癌)。合并疗法的癌治愈率超过传统的单一疗法。光疗是最新的多科性物理疗法，它使用一种卟啉衍生物(原卟啉)粘附于肿瘤上进行照射，使肿瘤选择性摄取放射线。

甚至痊愈已无望的病例，放射治疗尚可提供有效的癌肿姑息控制。对脑肿瘤，放射疗法可延长患者的功能。对脊髓压迫性肿瘤，放射疗法可消除神经障碍。对上腔静脉综合征，则可避免突发性死亡。有症状或疼痛的转移性癌症，用放射治疗常可控制各种症状。