Делящиеся клетки наиболее чувствительны к действию ионизирующего излучения. Клетки злокачественных опухолей делятся более часто, чем клетки нормальных тканей. Быстро делящиеся раковые клетки и клетки саркомы очень чувствительны к ионизирующим излучениям. Нормальные ткани имеют большую способность восстанавливаться от эффектов ионизирующих излучений, чем клетки злокачественных опухолей. Таким образом, доза излучения достаточная, чтобы уничтожить раковые клетки, только незначительно и временно повреждает смежные нормальные клетки.
Наиболее часто излучение применяют для лечения раковых пациентов совместно с хирургическим вмешательством и лечением противораковыми препаратами. Используют внешнее облучение с помощью специальных приборов – рентгеновских аппаратов; устройств, содержащих радиоактивный кобальт, или электронных акселераторов. Поверхностное облучение (по большей части посредством рентгеновских лучей) используют при лечении злокачественных болезней кожи и глаз. Гамма-лучи, испускаемые радиоактивным кобальтом, обеспечивают большую эффективную дозу облучения опухолей глубоких тканей тела. Кроме того, в опухоль могут быть имплантированы заполненные радием иглы, небольшие семена, содержащие газ радон, или провода, содержащие искусственные радионуклиды. Также используют лучи акселератора, представляющие собой поток высокоэнергетических электронов, которые депонируют большинство своей энергии в небольшую область около места их воздействия.