放射线虽然可以治疗良性疾病，但主要用于治疗恶性肿瘤，它与手术治疗及药物治疗组成医治肿瘤的三大手段。各种手段均有其不同的适应证及限制，各种不同的肿瘤以及同一种肿瘤在不同阶段，也需要不同的手段来治疗，约60％～70％的恶性肿瘤病人在其病程某一阶段接受过放射治疗。

放射治疗可按照射方法分为两类：远距离治疗，又称外照射（通过身体皮肤照射肿瘤）；近距离治疗。远距离治疗发展很快。20世纪40年代以深部X射线治疗机为主，50～60年代以钴−60远距离治疗机为主，70年代则以电子直线加速器为主。电子直线加速器是当前放射治疗的常用设备。一般来说，它可以产生两种射线：电子束及高能X射线。高能X射线与钴−60γ射线一样同属高能射线，它的生物效应与深部X射线、电子束相同。它与钴−60产生的γ射线相比，随着能量的提高，皮肤量更低，深部剂量更高，因而深部肿瘤量也更高，射出剂量也随之提高。电子束突出的特点主要表现在剂量分布方面。其剂量分布的特点是：剂量由皮肤表面到达预定深度后陡降，这可以保护比肿瘤更深的组织；可以通过调节电子束的能量来调节照射深度；皮肤量介于深部X射线及钴−60γ射线之间。适于治疗表浅及偏心肿瘤。如蕈样肉芽肿病（一种原发于皮肤的恶性淋巴瘤）、腮腺癌以及用于乳腺癌术后胸壁照射等。高能X射线、电子束、钴−60γ射线，它们的生物效应一样，同属低线性能量传递（LET，即在组织内沿着次级粒子径迹单位长度的能量损失较小）。近距离治疗　分为腔内照射源（通过体腔照肿瘤，如通过阴道照射子宫颈癌），管内照射(通过食管、气管、胆管照射该处癌症)，组织间照射源（将放射源陷植到肿瘤组织进行照射，如舌癌）。术中置管术后照射及模照射。近距离治疗所用的放射源，镭已被淘汰。现在主要用铱−192、铯−137及钴−60。近年来由于影像学及电子计算机的发展，放射治疗发展迅速。发展了三维适形放射治疗，也就是使照射的体积与肿瘤体积完全一样，周围正常组织受到很少的剂量。现在从经典的适形放射治疗发展到调强放射治疗。立体定向手术俗称γ刀、X刀，是放射治疗中较特殊的。γ刀是由一个似头盔的半圆内放置了201个钴−60源，它们狭窄射线集中照到一个小球形体积，因而球体向外的剂量衰减非常快造成边缘锐利故称之为刀。X刀是用加速器的X射线，小孔网的限光器，使非共面不同弧度来照射取得相同的结果。主要用来治疗较小的病变。