הטיפול הקרינתי עושה שימוש בתכונות קרני ה–X, המסוגלות לחדור בעד רקמות בריאות בגוף ולהשרות אפקט טיפולי מיינן על תאי הגידול.

לעתים נעשה שימוש בקרן אלקטרונים שהיא בעלת תכונות ביולוגיות דומות לקרן ה-X , אולם חודרת פחות לרקמות עמוקות. המכשיר המיצר קרניים אלו נקרא  מאיץ קווי. ע"מ להבטיח שהקרינה תגרום להרס התאים הממאירים ולא לרקמות הבריאות יש   צורך בהגדרה מדויקת של אזור המטרה, ושימוש בטכניקות המגנות על הרקמות הבריאות.

בגידולים מסוימים ניתן לטפל ע'י מקור רדיואקטיבי המוחדר לתוך הגידול בטכניקה הקרויה ברכיתרפיה, וניתנת כיום בקצב מינון גבוה.

טיפול בקרינה ניתן כטיפול יחידי או בשילוב עם טיפולים אחרים, במיוחד כימותרפיה. כמחצית מחולי הסרטן המאובחנים כל שנה מקבלים כיום טיפול בקרינה במהלך מחלתם. הטיפול אינו מכאיב, אף שהוא גורם לפעמים לתופעות לוואי כמו עייפות, ירידה בספירת דם, ותופעות לוואי ספציפיות לאיזור המוקרן.