Radyoterapi, kanser tedavisinde iyonlaştırıcı radyasyon kullanarak tümör hücrelerini hedef alır ve DNA hasarına yol açarak hücre ölümünü tetikler. Bu süreç direkt olarak DNA kırıkları veya dolaylı olarak serbest radikaller yoluyla gerçekleşir. Hücre döngüsünün G2 ve M fazlarındaki hücreler radyasyona daha duyarlıdır. Radyasyonun etkileri deterministik ve stokastik olarak sınıflandırılır. Radyoterapinin etkinliği, hücrelerin radyoduyarlılığı, onarım yetenekleri, hücre döngüsündeki yeniden dağılım, yeniden oksijenlenme ve çoğalma gibi biyolojik prensiplere dayanır. Modern tedaviler, immünoterapi ve moleküler hedefli tedavilerle kombinasyon yaparak tümör kontrolünü ve hasta sonuçlarını iyileştirmeyi hedefler.