De ioniserende straling dringt veel dieper in het lichaam door dan de niet-ioniserende straling. Deze straling heeft een schadelijk effect op weefsels met name op de celdeling, waardoor men de groei van gezwellen kan belemmeren en soms het gezwel zelfs helemaal vernietigen. Doordat het onmogelijk is om bij bestraling gezond weefsel geheel te ontwijken, wordt ook gezond weefsel getroffen door de bestraling. Door vanuit verschillende richtingen de bestraling van een gezwel te geven én door de bestraling in kleine porties te geven probeert de radiotherapeut het omringende normale weefsel zo veel mogelijk te sparen.
Daar straling alleen invloed heeft op delende cellen zullen vooral huid en slijmvliezen hiervan schade ondervinden. De aanmaak van nieuwe cellen is gestoord resp. vertraagd. Dit uit zich in roodheid en evt. ontvelling van de huid óf haaruitval. Liggen slijmvliezen in het bestralingsveld dan zal, afhankelijk welk gebied bestraald wordt, de aanmaak van slijmvliescellen van mond, keel, slokdarm, maag en darmen verminderen. Hierdoor neemt de gevoeligheid voor voedsel en de kans op schimmelinfecties toe. Opname van voedsel door de darmwand wordt minder en passeert hierdoor sneller en onverteerd door de darm, waardoor waterige ontlasting (diarree) kan ontstaan.