放射治疗在肿瘤综合治疗中应用非常广泛，大约70%的肿瘤在治疗的不同阶段都会用到放射治疗，特别是对于某些对放射线敏感的肿瘤，可以达到根治性的目的，比如鼻咽癌、宫颈癌等。
有些肿瘤不手术也可以达到很好的疗效，比如早期不可手术的非小细胞肺癌，局部晚期肺癌和食管癌等。手术过后辅助性的放疗，包括胃癌、直肠癌、乳腺癌术后放疗等。
放疗也可以作为一种姑息性的治疗手段，比如晚期的肿瘤骨转移疼痛明显，肿瘤性出血，有肿瘤压迫性的症状，特别是压迫到重要的器官，比如气管导致的气道阻塞、呼吸困难等均有比较好的疗效。