Radioterapię (leczenie promieniami rentgenowskimi) stosuje się jako jedyną formę leczenia nowotworów albo w połączeniu z leczeniem chirurgicznym i chemioterapią. Radioterapię wykorzystuje się również do leczenia nawrotów choroby nowotworowej.

Radioterapeuta najpierw określa obszary zwane „polami”, które muszą być objęte leczeniem, a następnie dobiera dawkę i liczbę naświetlań.

Wyróżnia się dwa typy radioterapii: teleradioterapię (naświetlania z zewnątrz) i brachyterapię (naświetlania od wewnątrz). Podczas teleradioterapii promienie rentgenowskie pochodzą z źródła umieszczonego poza ciałem i obejmują obszar z nowotworem, natomiast podczas brachyterapii źródło promieniowania umieszcza się na przykład w jamie macicy lub w pochwie. Aplikator zawierający źródło promieniowania zakłada się w znieczuleniu ogólnym i utrzymuje na miejscu przez około dobę w zależności od rodzaju użytego aplikatora.

Podczas leczenia lub po jego zakończeniu mogą wystąpić: wysypka na skórze, biegunka, zaburzenie funkcji pęcherza moczowego, zmęczenie, objawy grypopodobne. Większość dolegliwości ustępuje po zastosowaniu odpowiednich leków, jednak zaburzenia funkcji pęcherza moczowego lub jelit mogą trwać wiele miesięcy, a nawet stać się stałym problemem. U młodych kobiet jajniki mogą zaprzestać wytarzania hormonów płciowych i wtedy może być konieczne włączenie długotrwale stosowanej hormonalnej terapii zastępczej.

Rzadkim, ale poważnym powikłaniem po radioterapii jest tworzenie się przetok między jelitami a pochwą albo między układem moczowym a pochwą. Wymagają one zwykle zastosowania zabiegu operacyjnego.