Nuspojave liječenja zračenjem uključuju umor, mučninu, gubitak kose, nisku krvnu sliku i iritacije kože. Sam tretman je bezbolan, ali oštećenje okolnih zdravih stanica može rezultirati neugodnim nuspojavama. Ne doživljavaju svi pacijenti iste učinke, a njihova težina također varira od pacijenta do pacijenta. Nuspojave se mogu grupirati u dvije skupine, poznate kao nuspojave akutnog zračenja i kasne nuspojave zračenja.
Akutne nuspojave zračenja pojavljuju se tijekom faze liječenja i mogu trajati od nekoliko tjedana do nekoliko mjeseci nakon završetka tretmana. Mučnina je jedna od nuspojava liječenja zračenjem koja ne utječe na sve pacijente, ali kada se pojavi, obično se javlja oko dva sata nakon tretmana. Umor je prilično čest među pacijentima, a neke ljude pogađa više od drugih. Niska krvna slika, osobito bijelih krvnih stanica, može se pojaviti ako su limfni čvorovi oštećeni ili ako je koštana srž izložena zračenju.
Nuspojave liječenja zračenjem također mogu utjecati na kožu, što rezultira crvenom, vlažnom i plačljivom kožom, kao i suhom i ljuskavom kožom. Kožne reakcije općenito se javljaju samo na tretiranom području i pogoršavaju se na područjima gdje se koža prirodno nabora. Mukozitis, koji je upala sluznice u probavnom traktu, može se pojaviti ako zračenje dođe u dodir s bilo kojom od sluznice u ustima, jednjaku, crijevima ili rektumu. Gubitak kose je još jedna nuspojava koja se javlja samo na području gdje je zračenje provedeno.
Kasne nuspojave zračenja uključuju ožiljke i fibrozu, što može smanjiti elastičnost zahvaćenog tkiva. U rijetkim slučajevima, leukemija i drugi karcinomi mogu se razviti u područjima izloženim zračenju. Ako se žlijezde znojnice oštete, to može rezultirati smanjenom količinom znojenja. Oštećene suzne žlijezde mogu rezultirati suhim očima, a oštećene žlijezde slinovnice mogu rezultirati suhim ustima. Do neplodnosti može doći i ako su spolne žlijezde oštećene radijacijom.
Ozbiljnost nuspojava liječenja zračenjem razlikuje se od osobe do osobe. Oni općenito dobrog zdravlja obično ne doživljavaju nuspojave u istom stupnju kao oni lošeg zdravlja. Određeni lijekovi, mjesto i vrsta raka, kao i količina zračenja koja se daje, igraju značajnu ulogu u ozbiljnosti nuspojava liječenja zračenjem.