In der Strahlentherapie gibt es verschiedene Methoden, im wesentlichen die percutane- und die Brachytherapie. Die Therapie mit radioaktiven Medikamenten, so z. B. die Radiojodtherapie, ist eine Domäne der Nuklearmedizin.

Die percutane Therapie ist eine Bestrahlung, die von außen auf die Tumorregion gelenkt wird (per = durch; cutis = die Haut). Diese Bestrahlung wird heute meist mit einer aufwendigen Computer-Technik 3-dimensional geplant und durchgeführt. (siehe auch unter "Vorbereitung")

Der Begriff "konformiert" bedeutet eine Kleinraum-Bestrahlung, so z. B. bei der Behandlung eines Prostata Carcinoms. Die sog. stereotaktische Bestrahlung (hauptsächlich für sehr kleine Tumore im Kopf) erfolgt wegen des enormen Aufwandes fast ausschließlich in Universitäts-
kliniken. Die verwendeten Strahlen sind heutzutage meist hochenergetische Photonen, auch ultraharte Röntgenstrahlen genannt, die in Linear-
beschleunigern erzeugt werden. Sie sind durch ihre geringe Streuung außerhalb des Zielgebietes besonders exakt und schonend einzusetzen. Die Linearbeschleuniger produzieren aber auch Elektronen unterschiedlicher Energiestufen. Elektronenstrahlen sind hauptsächlich für oberflächliche Tumore geeignet. Protonen oder sog. Schwerionen sind Strahlenarten, die für ganz spezielle Indikationen eingesetzt und weltweit nur an wenigen Institutionen angeboten werden.

Bei der Brachytherapie (brachys = nah) wird die Strahlung nah an den oder in den Tumor gebracht. Dieses kann auf verschiedene Weise geschehen:
- Durch "Seeds", kleine strahlende Teilchen, die in den Tumor oder bestimmte Organe (vornehmlich die Prostata) eingebracht werden, dort Strahlung freisetzen, bis sie "verbraucht" sind und am Ort verbleiben.

- Durch Hohlnadeln, in die im sogenannten Afterloadingverfahren kleine Strahler vorübergehend verbracht und wieder entfernt werden.

- Durch verschiedene andere Systeme, die je nach Einsatzgebiet unterschiedlich konstruiert sind. Sie finden ihre Anwendung vornehmlich im gynäkologischen Bereich, in der Speiseröhre, in den Bronchien und neuerdings auch in Blutgefäßen wie den Herzkranzarterien.