Kanser hücrelerini öldürmek, tümör dokularını küçültmek amacıyla x ışını, gama ışını, nötronlar, ve diğer kaynaklardan oluşan yüksek enerjili ışınımın kullanılması. Işınım vücüdun dışından gelebilir, ya da radyoizotop denilen maddelerden gelebilir. Radyoizotoplar ışınım sağlarlar ve tümorün içine ya da yanına veya kanser hücrelerinin yakınındaki bölgeye yerleştirilebilirler. Bu tarz ışınım tedavisine içerden radyasyon tedavisi, implant ışınımı, dokulararası ışınım, ya da brakiterapi denilir. Sistemik radyasyon tedavisinde ise radioaktit bir madde, örneğin bütün vücüdu dolaşabilen işaretlenmiş bir monoklonal antikor kullanılır. Radyoterapi, ışınlama, x ışını tedavisi diğer isimlerdir.