放疗是治疗神经系统肿瘤的重要手段之一。当患者存在数个肿瘤或肿瘤的边界不明确时，需要大面积照射，比如整个头部。边界明确的肿瘤，可以有针对性地照射。
尽管努力避免损害，但这些治疗中产生的放射有时会损伤神经系统。
损伤的发生和严重程度取决于下列因素：
在整个治疗过程中的放射剂量（总累积剂量）
每次放射剂量是多少
治疗时间为多久
有多少神经系统暴露于射线下
患者对辐射损伤的易感性（易感性取决于年龄、遗传易感性、一般健康状况和其他因素）
数天至数周的放射治疗有助于提高疗效，并能减少对正常组织的损伤。
辐射损伤的症状可能是
急性： 发生在最初几天
早期迟发性： 发生在治疗的头几个月
晚期迟发性： 治疗后几个月或几年发生
症状可能保持不变或恶化，可能是暂时的或永久的。
脑部照射可能会导致急性脑病。液体暂时积聚在脑细胞内，导致整个脑部肿胀(称为脑水肿)。症状包括头痛、恶心、呕吐、困倦和意识错乱。急性脑炎一般在第一次或第二次放疗后很快出现。通常，随着放射治疗的继续，症状会减轻。皮质类固醇（如地塞米松）有助于预防或减轻脑水肿。
早期迟发性放射损伤会引起类似于急性脑病的症状。当使用全脑放射疗法治疗白血病时，儿童可能会出现早期迟发性损伤的症状。这些症状通常会在几天到几周内自行消失，如果使用皮质类固醇，有时会更快。
如果瞄准颈部或上背部脊柱照射，可能会形成早期迟发性放射性脊髓病。此疾病有时可引起类似于电击的感觉。这种感觉开始于颈部或背部，通常出现在向前屈曲颈部时，然后向下放射到下肢（这种反应称为莱尔米特征）。早期迟发性放射性脊髓病通常不经治疗即可痊愈。
晚期迟发性放射损伤在放疗后的数月至数年才出现症状。这种损伤可能在接受全脑放射治疗的儿童和成人身上发生。在儿童中，最常见的原因是使用放疗来治疗一种被称为髓母细胞瘤的脑肿瘤。对于大多数其他肿瘤，应避免在儿童中使用放疗，因为包括脑部在内的某些器官和组织对辐射的敏感程度大于成人。因此，放疗更容易造成损伤。晚期迟发性放射损伤的症状包括逐渐恶化的痴呆症、记忆力丧失、难以思考、人格改变和走路不稳。
针对脊柱附近肿瘤的辐射可能会损伤脊髓本身。当它发生时，晚期迟发性脊髓病可能会发展。通常，脊髓病的首发症状是进行性感觉丧失、无法感觉到手或脚的位置以及无力。当患者弯曲颈部时，可出现电击感或刺痛感，并可向下放射到背部、双下肢、一侧上肢、或一侧躯体（莱尔米特征）。
晚期迟发性放射性脊髓病可能为永久性，常会引起瘫痪。
