Η ακτινοθεραπεία καταστρέφει την δυνατότητα των καρκινικών κυττάρων να πολλαπλασιάζονται και να εξαπλώνονται. Αυτό γίνεται μέσω της επίθεσης στο κυτταρικό DNA που ελέγχει τις παραπάνω λειτουργίες. Τα καρκινικά κύτταρα καταστρέφονται και αποβάλλονται στη συνέχεια από τον οργανισμό. Ενώ η κλασική χημειοθεραπεία επιδιώκει να καταστρέψει όλα τα καρκινικά κύτταρα του οργανισμού, η ακτινοθεραπεία καταστρέφει μόνο τα καρκινικά κύτταρα των όγκων τους οποίου στοχεύει. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις, όπου κάποια καρκινικά κύτταρα επιβιώνουν  της ακτινοθεραπείας και χρειάζονται επιπλέον αντιμετώπιση.

Η επίδραση της ακτινοθεραπείας δεν φαίνεται άμεσα, ανεξάρτητα από τις δόσεις ακτινοβολίας που έχει δεχθεί ο όγκος. Η αποτελεσματικότητά της μάλιστα διαφέρει ανά περίπτωση. Πρέπει να περάσουν μέρες ή και εβδομάδες προτού η βλάβη που έχουμε προκαλέσει στο DNA να καταστρέψει τα κύτταρα. Η δράση της θεραπείας συνεχίζεται έως και μήνες μετά το τέλος της. Αυτό σημαίνει πρακτικά πως τα καρκινικά κύτταρα εξακολουθούν να καταστρέφονται για αρκετό χρονικό διάστημα.

Βέβαια  θα πρέπει να σημειώσουμε πως η ακτινοθεραπεία, όπως και όλες οι θεραπείες, μπορεί να προκαλέσει παρενέργειες ανάλογα με την θέση του όγκου.