放疗能够治疗许多恶性肿瘤（见癌症治疗概述），尤其是那些局限的或者放射野能够全部包绕的肿瘤。放疗加手术（针对头颈癌，喉癌或子宫癌）或化疗联合手术（针对肉瘤或乳腺癌，食道癌，肺癌或直肠癌）可提高治愈率，与传统手术相比。放射治疗可以在手术或化疗之前进行（新辅助疗）或手术或化疗后进行（辅助治疗)。
即使癌症不可治愈，放疗仍可以缓解症状：
脑肿瘤：改善患者功能，预防神经系统并发症
压迫脊髓的肿瘤：防止神经损伤进一步加重
上腔静脉综合征：缓解梗阻
疼痛的骨病变：常可缓解症状
辐射不能在不破坏一些相邻的正常细胞的情况下破坏癌细胞。 因此，必须权衡正常组织受损的风险与潜在收益。 影响放疗疗效的因素很多，包括：
辐射类型（例如，光子、电子、质子、α粒子、放射性核素类型）
剂量、计划、分级（即剂量如何随时间分配）
癌症对辐射致死的敏感性
通常，癌细胞因其高代谢和增殖速率而受到选择性的破坏。正常组织更有效地自我修复。
放疗过程中还需要考虑下列问题：
剂量和时间表
分馏
准确靶向癌症的能力
靶区范围
放射束的配置
剂量分布
治疗是量身定制的，利用癌生长的细胞动力学，最大限度地损害癌灶，同时最大限度地减少对正常组织的损害。
放射治疗疗程从患者的精确定位开始。泡沫铸件或塑料面罩往往是为了确保精确地重新定位，以进行连续治疗。有的使用激光引导的传感器。标准放疗包括姑息性放疗（大剂量，每天1次，数周）和根治性放疗（小剂量，每天1次，每周5天，共6周~8周）。
放疗的类型
放疗有多种不同的方法，包括
体外照射
立体定向放疗
适形放射治疗
近距离放射疗法
全身放射性核素
外照射
外束放射治疗可以用
光子（伽马辐射）
电子
质子
最常用的放疗方法是使用直线加速器发射伽马射线。适形放疗技术可以减少放射野边缘的散射，从而限制邻近正常组织的放射剂量。
电子束放疗的组织穿透力弱，适用于皮肤或表浅的癌症。根据穿透深度和肿瘤类型，采用不同能量的电子束。
质子放疗用途有限，但某些方面优于gamma-射线，可以在距离体表深部组织集聚能量，而gamma-射线会损伤放射束沿线的所有组织。质子放疗还能确保精确的照射边界，减少邻近组织的损伤，特别适合治疗眼部、颅底和脊柱肿瘤。
立体定向放疗
立体定向放射治疗使用多个精确聚焦的光束，对肿瘤进行精确的立体定向定位，以将单个高剂量或多个分次剂量递送至小型颅内或其他目标。光束从许多不同的角度传递，它们都在肿瘤处相遇，从而在到达肿瘤的途中穿过健康组织的许多不同区域；这意味着肿瘤接受的辐射剂量比周围任何健康组织都要高得多。立体定向治疗经常用于治疗中枢神经系统的转移。优点在于能够完全消除传统手术无法切除的肿瘤，而且不良反应小。缺点包括可治疗区域的大小有限，以及由于高剂量辐射对相邻组织的潜在危险。另外，立体定向放射疗法不能用于身体的所有部位。患者绝对不能移动，目标照射区域必须完全固定。
适形放射治疗
在适形放射治疗中，成像技术允许调整放射束的形状以符合肿瘤的尺寸，从而实现更精确的靶向。
近距离放射疗法
近距离放射疗法涉及将放射性粒子植入肿瘤内部（如，前列腺或子宫颈）。通常，粒子植入由CT或超声引导。与体外分割放疗相比，近距离放疗能够达到更高的有效辐射剂量，而且持续时间更长。
全身放射性核素
全身放射性核素治疗 适用于具有特异性受体、能够摄取核素的肿瘤（如治疗甲状腺癌的放射性碘）或者放射性核素与单克隆抗体结合（如碘-131联合托西莫单抗治疗非霍奇金淋巴瘤）。 同位素也可以缓解骨转移（如治疗前列腺癌的放射性锶或镭）。
其他的药物或治疗方法，如新辅助化疗，可以增加肿瘤组织对放疗的敏感性并提高疗效。
放射疗法的副作用
放疗会损伤所有邻近的正常组织。
急性反应取决于照射范围，包括：
嗜睡
疲劳
黏膜炎
皮肤表现（红斑、瘙痒和脱屑）
食管炎
肺炎
肝炎
胃肠道症状（恶心、呕吐、腹泻和里急后重）
泌尿生殖道症状（尿频、尿急和排尿困难）
骨髓抑制
晚期并发症
如果眼睛在治疗领域，放疗的晚期并发症包括白内障、角膜炎和视网膜损伤。其他晚期并发症包括垂体功能低下、口干症、甲状腺功能减退、肺炎、心包炎、食管狭窄、肝炎、溃疡、胃炎、肾炎、不孕症、肌肉挛缩和动脉硬化性心脏病，具体取决于治疗的部位。
如果需要进行手术，对正常组织的照射会影响组织的愈合。 例如，头颈部放疗会影响牙科手术的恢复（如牙修补和拔牙），因此，放疗应当在必要的牙科手术完成后进行。
放疗会增加发生其他癌症的风险，尤其是白血病、肉瘤、甲状腺癌或乳腺癌。放疗后的5~20年发病率最高，还取决于放疗时患者的年龄。例如，与成年女性患者相比，青春期的女性霍奇金淋巴瘤胸部放疗后发生乳腺癌的风险更高。
