La radiothérapie est l'une des principales méthodes de traitement du cancer, qui est employée dans près de 60 % des cas. Contrairement à la chimiothérapie qui est perçue par beaucoup comme un « traitement par poison chimique », la radiothérapie n'inspire pas autant de peur. Celle-ci est davantage respectueuse du corps humain et, d'après les statistiques (en fonction du type de tumeur), son efficacité est plus élevée – dans près de 30 % des cas, la radiothérapie est la seule méthode de traitement qui peut éliminer le cancer. Cependant, elle est la plupart du temps complétée par une chimiothérapie (en raison des métastases potentielles) et est prodiguée avant et après une intervention chirurgicale.
La radiothérapie est basée sur l'irradiation répétée de tumeurs sensibles aux rayonnements ionisants. Elle est couramment appliquée dans les cas de carcinomes de la prostate, du sein ou colorectaux et dans les cas de métastases au niveau des ganglions lymphatiques et des os. Les radiations utilisent des faisceaux d'électrons et de photons accélérés, qui ciblent spécifiquement les cellules cancéreuses et provoquent des modifications irréversibles de ces dernières, entraînant leur destruction. Malheureusement, les radiations affectent et endommagent également les cellules saines, elles-mêmes sensibles aux radiations, ce qui a un impact négatif sur leur fonction (cellules du cerveau, de la moelle épinière ou des poumons). Lorsque les rayons X traversent les tissus, ils perdent de l'énergie, de sorte que seule une partie des rayonnements émis atteint la tumeur elle-même.
De nouvelles méthodes sont actuellement testées. Celles-ci augmenteraient encore davantage la nocivité des rayonnements émis sur les cellules cancéreuses et ce, en injectant des particules d'or dans le glucose, qui est le principal nutriment des cellules cancéreuses, et en augmentant ainsi la sensibilité des tumeurs aux rayons. Une efficacité accrue des radiations a été observée dans les thérapies complémentaires utilisant la curcumine, la mélatonine et d'autres substances. Les principes de leur action sur les effets des radiations sont toujours à l'étude.
La protonthérapie, une nouvelle méthode dans le traitement du cancer par rayonnement, permet d’atteindre une efficacité supérieure en comparaison aux autres techniques, tout en causant moins de dommages aux tissus sains. Elle recourt aux propriétés physiques des protons et à leur plus grande capacité de pénétration dans les tissus (plus de 200 MeV = mégaélectronvolt). Par opposition à la radiothérapie standard, elle peut modifier la direction et l'inclinaison des radiations, protégeant ainsi les organes situés à proximité de la tumeur. En raison d'une moindre détérioration des tissus sains, de sa faculté d’éviter les irradiations des organes proches et de l'intensité plus élevée des radiations absorbées par la tumeur (jusqu'à 80 % de l'énergie), les rayonnements par protons réduisent le risque de complications potentielles, accélèrent la guérison et augmentent ainsi la qualité de vie. Aujourd'hui, la protonthérapie est couverte par la plupart des compagnies d'assurance.