Η ακτινοθεραπεία γίνεται με δύο τρόπους, είτε εξωτερικά, είτε εσωτερικά.

Σε ορισμένους ασθενείς, χορηγείται και με τους δύο τρόπους.

Πιο συχνά χρησιμοποιείται η εξωτερική ακτινοθεραπεία. Συνήθως ο ασθενής πραγματοποιεί τις θεραπείες κάνοντας καθημερινές επισκέψεις στο νοσοκομείο. Στην εξωτερική ακτινοθεραπεία, ένα μηχάνημα κατευθύνει της υψηλής ενέργειας ακτίνες στο κέντρο του όγκου και σε ένα μικρό μέρος φυσιολογικών ιστών που τον περιβάλουν.

Τα ποικίλα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται στην ακτινοθεραπεία δουλεύουν με λίγο διαφορετικούς τρόπους. Κάποια είναι καλύτερα για θεραπεία όγκων που βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια του δέρματος, ενώ άλλα δρουν καλύτερα σε όγκους που βρίσκονται βαθιά. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μηχάνημα στην ακτινοθεραπεία είναι ο γραμμικός επιταχυντής.

Όταν δίνεται εσωτερική ακτινοθεραπεία, η πηγή της ακτινοβολίας τοποθετείται μέσα στο σώμα. Αυτή η μέθοδος ακτινοθεραπείας ονομάζεται βραχυθεραπεία. Η πηγή τοποθετείται μέσα στο σώμα με τη βοήθεια εμφυτευμάτων. Τα εμφυτεύματα μπορεί να είναι λεπτά σύρματα, πλαστικοί σωλήνες, κάψουλες ή κόκκοι. Ένα εμφύτευμα μπορεί να τοποθετηθεί απευθείας μέσα στον όγκο ή σε μια κοιλότητα του σώματος.