Основним принципом дії променевої терапії є згубний вплив випромінювання на структуру ДНК пухлинних клітин, що швидко діляться. Зрештою під впливом опромінення пухлинні клітини перестають ділитися та гинуть, а сама пухлина поступово руйнується.
Променева терапія підвищує ризик виникнення другої злоякісної пухлини в онкологічних хворих. Підвищення ризику лейкозу та лімфоми відмічено у хворих, які отримали радіотерапію з приводу раку шийки та тіла матки та лімфогранулематозу. Променева терапія раку молочної залози також підвищує ризик раку легені.
Опромінення може використовуватись у вигляді самостійного методу лікування. Іноді ЛТ проводять перед операцією для зменшення розмірів пухлини або після неї для знищення ракових клітин, що залишилися. Досить часто для руйнування пухлини лікарі застосовують опромінення разом із протипухлинними ліками (хіміотерапія).