Liječenje zračenjem je metoda liječenja raka korištenjem visokoenergetskih radioaktivnih valova za uništavanje ili ozljeđivanje kancerogenih stanica. Maligne stanice koje čine kancerogeni tumor imaju tendenciju brzog i abnormalnog rasta. Liječenje zračenjem je dizajnirano da zaustavi ovaj rast ciljanjem i uništavanjem DNK stanice raka, što rezultira smrću stanica ili smanjenjem tumora. Obično ne uništava normalne zdrave stanice, jer one rastu sporije i sposobne su se oporaviti od oštećenja uzrokovanih zračenjem.
Postoje dvije vrste zračenja: vanjski i unutarnji. Vanjski tip se isporučuje izvana u tijelo pomoću visokospecijaliziranog stroja. Ovaj stroj cilja i isporučuje radioaktivne zrake na određeni dio tijela zahvaćen rakom. Tretman vanjskim zračenjem cilja samo na tumor i mali postotak okolnog zdravog tkiva. Može se koristiti zajedno s drugim tretmanima kao što je kemoterapija. U mnogim slučajevima se također koristi uz kirurško uklanjanje tumora kako bi se osiguralo da se ne pojavi ponovno. Obično ne zahtijeva boravak u bolnici.
Interno liječenje zračenjem može se primijeniti na dva načina. Jedna od metoda uništavanja stanica raka ovom metodom su radioaktivni implantati. Radioaktivni element se nalazi u omotačima ili kateterima koji se postavljaju unutar tijela, bilo u sam tumor ili u ležište tumora gdje je tumor kirurški uklonjen. Interno liječenje zračenjem također se može primijeniti gutanjem ili injekcijom. U tom slučaju radioaktivna tvar nije sadržana ni u kakvom obliku, a liječenje obično zahtijeva relativno dug boravak u bolnici.
Onkolog radijacije je liječnik koji koordinira i upravlja liječenjem pacijenta. Onkolog radijacije je primarni liječnik pacijenta, ali on ili ona surađuje s timom zdravstvenih djelatnika koji provode liječenje zračenjem. Ovaj tim se sastoji od radijacijskog fizičara koji radi sa strojevima za zračenje, dozimetrista koji izračunava odgovarajuću dozu zračenja, radijacijskog terapeuta koji je sličan rendgenskom tehničaru i radijacijske sestre čiji je posao educirati pacijenta i njegovu ili članove njezine obitelji, kao i za pružanje medicinske sestre.