Η ακτινοβολία σε υψηλές δόσεις σκοτώνει τα κύτταρα ή τα εμποδίζει να αναπτυχθούν και να πολλαπλασιαστούν. Επειδή τα καρκινικά κύτταρα αναπτύσσονται και διαιρούνται πολύ πιο γρήγορα από τα περισσότερα φυσιολογικά κύτταρα γύρω τους, η ακτινοθεραπεία μπορεί να θεραπεύσει με επιτυχία πολλά είδη καρκίνου.

Τα φυσιολογικά κύτταρα επηρεάζονται κι αυτά από την ακτινοβολία αλλά, σε αντίθεση με τα καρκινικά, τα περισσότερα θα αναρρώσουν από τις επιδράσεις της ακτινοβολίας.

Για να προστατευτούν τα φυσιολογικά κύτταρα, οι γιατροί περιορίζουν όσο μπορούν τη δόση της ακτινοβολίας και πραγματοποιούν τη θεραπεία σε μάκρος χρόνου. Παράλληλα προσπαθούν να προστατέψουν όσο περισσότερους φυσιολογικούς ιστούς γίνεται ενώ κατευθύνουν την ακτινοβολία στην περιοχή του καρκίνου.