Der Einsatz von hochenergetischen ionisierenden Strahlen in der Behandlung von Tumoren nutzt die unterschiedlichen biologischen Eigenschaften von Tumoren und gesundem Gewebe. Tumorzellen sind in der Regel empfindlicher gegen Strahlen. Diesen Unterschied nutzt der Strahlentherapeut bei der Bekämpfung des Tumors aus. Gesunde Zellen können Strahlenschäden besser reparieren als Tumorzellen sodass die Tumorzellen durch die Bestrahlung zugrunde gehen. Die Bestrahlung wird täglich einmal in kleinen Dosen appliziert bis zum Erreichen einer Gesamtdosis, welche vorher vom Arzt festgelegt wird um den Tumor erfolgreich zu bekämpfen. In der zeitlichen Pause zwischen den Strahlensitzungen erholen sich die normalen Zellen durch Reparatur und auf der anderen Seite werden die Tumorzellen durch die tägliche Dosis zunehmend schwächer und sterben schließlich ab.
Die Strahlen zielen auf die Schädigung des Erbguts der Tumorzellen. Es gibt Tumore, die sehr empfindlich sind gegen Strahlen wie der Lymphdrüsen Krebs (Lymphome) und andere Tumorzellen wie das „Glioblastom“ (ein sehr bösartiger Hirntumor), die resistenter sind gegen Strahlen.
Auf Strahlen empfindliche Tumorzellen brauchen in der Regel weniger Gesamtdosis als unempfindliche (resistente) Tumorzellen. Weitere Faktoren wie z.B. die Zellteilungsrate, Ausbreitung in die umgebenden Nervenzellen, Gefäße und Venen spielen für das Ansprechen eines Tumors auf die Behandlung ebenfalls eine Rolle.
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