放疗可以杀死癌细胞，放射线对癌细胞的杀伤，分为直接杀伤作用和间接杀伤作用。以直接杀伤作用为主，主要通过X线作用于肿瘤细胞的遗传物质DNA，使其受损伤、坏死失去增殖能力。间接作用通过产生对细胞有害的自由基过氧化氢，使细胞中毒而死。
世界卫生组织统计18%的肿瘤可以用放疗治愈，如早期的鼻咽癌、喉癌、食管癌、基底细胞癌，在早期均有治愈的机会，随着放疗设备的不断更新，放疗的精确度也在不断提高，可以有效的控制肿瘤的生长。另外，给肿瘤细胞足够大的放射剂量可以达到杀灭肿瘤细胞的目的，考虑周围正常组织的耐受剂量，剂量不能太高，临床上达到控制肿瘤细胞的剂量，在正常组织耐受的范围之内效果最好。