Radyoterapi (ışın tedavisi), yüksek enerjili ışınların tedavi amacıyla kullanıldığı, kanserin temel tedavi yöntemlerinden biridir. Radyoterapide kullanılan iyonizan ışınların temel etki mekanizması, tümör DNA’sını hasara uğratarak ilk aşamada tümör hücrelerinin çoğalmasını engellemektir. Genetik hasara uğrayan hücreler birkaç bölünme sonrasında ölürler. İyonizan ışınlar insanın normal dokularındaki normal hücrelerde de DNA hasarı yaparlar, ancak tümör hücreleri bu hasardan kurtulamazken normal hücreler bu hasarı tamir edebilme yeteneğine sahiptir.

Radyoterapi (ışın tedavisi) toplumdaki yaygın inanışın aksine sadece hastalığın son aşamalarında, hastanın şikayetlerini gidermek amacıyla kullanılmaz. Radyoterapi, akla gelebilecek hemen tüm organ tümörlerinin en erken evrelerinden en son aşamalarına kadar yeri olan, etkili bir tedavi  yöntemidir. Hastanın ve hastalığın durumuna göre, diğer tedavi modaliteleri ile birlikte, ardışık olarak ya da tek başına bir tedavi seçeneği olarak kullanılabilir.

Radyoterapi (ışın tedavisi)  genel olarak 4 amaçla kullanılır :

• Ameliyat öncesi radyoterapi (Neoadjuvan) : Akciğer ve Rektum tümörleri başta olmak üzere bazı tümörlerde radyoterapi ameliyat öncesinde uygulanarak tümörün küçülmesini ve ameliyat yükünün azaltılmasını sağlar. Böylece örneğin barsak tümörlerinde kolostomi adı verilen barsak ucunun karın cildi dışına ağızlaştırılması durumundan kurtulmak ya da akciğer tümörlerinde bütün akciğerin alınması yerine sadece bir lobunun alınması mümkün olabilmektedir.
• Ameliyat sonrası radyoterapi (Adjuvan) : Başta meme tümörleri olmak üzere birçok tümör tipinde ameliyattan sonra radyoterapi uygulanır. Bunun amacı, hastalık bölgesinde kalmış olması muhtemel tümör hücrelerini yok ederek hastalığın sonraki yıllarda yeniden nüks etmesini önlemektir.
• Tek başına radyoterapi (Primer) : Ses telleri (Larenks) tümörü, Prostat kanseri vb hastalıklarda radyoterapi tek başına bir tedavi seçeneği olabilir ve hem oldukça iyi sonuçlar alınır hem de bazı avantajlar sağlanır. Örneğin ses tellerinin tümörlerinde cerrahi yöntem de bir seçenektir ve iki yöntemle de benzer derecede başarılı sonuçlar alınır ama radyoterapi ile aynı zamanda hastanın sesi, cerrahi yönteme göre çok daha üst düzeyde korunur.   
• Şikayetlere yönelik radyoterapi (Palyatif) : İleri evre hastalarda görülen metastaz durumlarında radyoterapi önemli bir tedavi seçeneğidir. Özellikle beyin ve kemik metastazlarında radyoterapi en değerli seçenektir. Burada amaç hem metastazın yol açtığı ağrı, kanama, nefes darlığı gibi yakınmaları önlemek hem de patolojik kırıklar, felç, bilinç bozuklukları  gibi çok daha ciddi durumların önüne geçmektir.