En studie på mer än 500 patienter fann att den inte förlängde eller förbättrade deras livskvalitet mer än andra former av behandling.
Mer än 45 000 personer diagnostiseras med lungcancer varje år i Storbritannien.
I en tredjedel av fallen kommer cancern att spridas till hjärnan.
Sekundära hjärntumörer behandlas vanligen med helhjärnbehandling tillsammans med steroider och andra behandlingar för att minska biverkningarna av cancerbehandlingar.
Men det kan ha allvarliga biverkningar, såsom illamående och extrem trötthet, och orsaka skador på nervsystemet.
I denna studie, som omfattade läkare, forskare och patienter från sjukhus i hela Storbritannien, konstaterades det att livskvaliteten för patienter inte förbättrades efter en veckas hel hjärnterapi.
Dessa patienter tenderar att redan ha en dålig prognos.
Doktor Paula Mulvenna, konsult för klinisk onkologi med Newcastle Hospitals NHS Foundation Trust, sade att hel hjärnterapi användes eftersom det ansågs kontrollera tumörer.
– Men på våra lungcancerkliniker såg vi inte de förbättringar vi hade hoppats på hos våra patienter.
"Survivaltiden är dålig och har knappast förändrats sedan 1980-talet.
Dessutom kan teknikens toxicitet vara betydande och den kan skada kognitiv funktion.
Enligt Prof Ruth Langley, från enheten för kliniska prövningar vid Medical Research Council vid University College London, är radiokirurgi - en mycket exakt form av strålbehandling - en gynnad alternativ teknik, som har minimala biverkningar.
Men vissa forskare säger att det fortfarande kan finnas en plats för hel hjärnstrålning.
I en länkad kommentar i Lancet skrev dr Cecile le Pechoux från Gustave Roussy Cancer Campus i Frankrike: "Vi tror att optimerad hel hjärnterapi, som ges vid rätt tidpunkt till lämpliga patienter, kan leda till mer individualiserade strategier."
De sade att alla behandlingar bör diskuteras med patienterna, med hänsyn till resultatet av denna studie.
Hela hjärnans strålbehandling är inte till någon nytta för personer med lungcancer som har spridit sig till hjärnan, säger forskning i Lancet.