stråleterapi, radioterapi, omfatter egentlig behandling med all slags stråling. Mest brukt om ioniserende stråling, dvs. stråling som direkte eller indirekte kan danne ioner når den passerer gjennom vev. Partikkelstråling (elektroner, nøytroner, protoner) og fotonstråling (røntgenstråling, gammastråling) har biologiske virkninger via ioniserende virkning i cellene, se strålebiologi. Høyenergetisk fotonstråling eller elektronstråling er mest benyttet ved strålebehandling av kreft. Oftest genereres slik stråling ved hjelp av lineærakselerator, som ved hjelp av mikrobølger akselererer elektroner til høy hastighet. Elektronstrålene kan enten benyttes direkte, eller man omdanner energien til høyenergetisk fotonstråling ved kollisjon med metall. Man kan også benytte gammastråling eller partikkelstråling fra radioaktive isotoper.
Ved ekstern bestråling fra lineærakselerator, evt. røntgenterapiapparat, sendes strålene utenfra inn mot svulstområdet, ofte fra flere stråleretninger, etter nøye dataplanlagte feltoppsett. Man skjermer ofte deler av strålebuntene for å tilpasse det bestrålte volum i kroppen til kreftsvulsten og/eller risikoområder for spredning eller lokalt tilbakefall av kreft. Hensikten er å oppnå så stor stråledose som mulig i svulstvevet, mens omkringliggende normalvev skånes. Radioaktive isotoper kan benyttes til nærbestråling (brakyterapi) ved at de plasseres direkte inn i svulsten – (interstitiell strålebehandling) – gjennom nåler eller tynne plastslanger, og derved gir en høy stråledose (f.eks. i prostata, munngulv, tunge), eller ved at den radioaktive kilden plasseres i kroppens hulrom (livmor, spiserør) og avgir stråling, såkalt endokavitær strålebehandling. Man kan også koble radioaktive isotoper til kjemiske stoffer som tas opp av visse typer kreftceller, eksempelvis kan kreft i skjoldbruskkjertelen behandles med radioaktivt jod.
Kreftceller har ofte redusert evne til å reparere skadene fra ioniserende stråling like godt eller hurtig som normale celler. Avgrensede områder i kroppen kan behandles til doser på 50–78 Gy, mens doser på 4–8 Gy vil være dødelige hvis hele kroppen blir utsatt for stråling. Stråledoser på 50 Gy eller lavere kan drepe godt strålefølsomme svulster (f.eks. lymfekreft) eller mikroskopiske rester av kreftkirurgi, som ellers ville gi tilbakefall. Ved høyere doser kan man utrydde makroskopisk kreftsvulst som er moderat strålefølsomme, f.eks. i prostata. Man vil nesten alltid spre strålebehandlingen over mange strålefraksjoner, vanligvis begrenset til 2 Gy per strålefraksjon i svulsten, gitt 5 ganger per uke.
Forskjellige svulsttyper har sterkt varierende strålefølsomhet. Små svulster, eller mikroskopisk spredning omkring primærsvulsten er lettere å helbrede enn større svulster. Strålebehandling gis derfor ofte som lokal sikring etter at primærsvulsten er fjernet kirurgisk. Med tillegg av brakyterapi kan også større svulster få en så høy stråledose uten tilsvarende normalvevskade at større sjanse til helbredelse oppnås.
Strålebehandling har en lokal effekt bare der strålingen treffer, og vil ikke påvirke områder med fjernspredning. Strålebehandling benyttes likevel ofte ved langtkommen sykdom i lindrende øyemed mot smerter, sår, blødning, sjenerende hevelse fra svulster m.m. Over halvparten av alle kreftpasienter har således behov for strålebehandling på ett eller annet tidspunkt. Det er nå stråleterapiavdelinger ved alle regionsykehus og ved en del andre større sykehus i Norge.