La radioterapia preoperatoria è stata oggetto di numerosi studi randomizzati di confronto con la sola chirurgia che hanno dimostrato la riduzione dell'incidenza di recidive locali ma soprattutto hanno permesso di dimostrare l'assenza di effetti negativi dell'irradiazione sulla morbilità operatoria, guadagnando la confidenza dei chirurghi nei confronti di questo approccio [62], [63] .Esistono almeno tre tipi di radioterapia preoperatoria: Ad alto dosaggio erogata in breve tempo (intensive short-course), che prevede 500 cGy al giorno per una durata complessiva di una settimana, associata a chemioterapia postoperatoria; Convenzionale, 180 cGy al giorno per sei settimane associata a due cicli di chemioterapia con 5FU a bolo prima della chirurgia + 4 cicli dopo l'intervento; IORT (intra-operative radiotherapy), che prevede l'uso di elettroni veloci; può essere associata alla successiva radioterapia esterna postoperatoria, svolgendo quindi un ruolo di potenziamento dell'effetto terapeutico grazie all'aumento della dose erogata.I risultati di molteplici studi randomizzati condotti con varie dosi e tecniche di radioterapia preoperatoria hanno confermato un miglior controllo della malattia locale con la possibilità di preservare la funzione dello sfintere anale nel 70-80% dei casi, il che però non si traduce in un vantaggio sulla sopravvivenza [64] .Il primo studio che ha invece dimostrato un significativo vantaggio sulla sopravvivenza globale è stato quello condotto dallo Swedish Rectal Cancer Group [63][62] , su 1168 pazienti randomizzati a ricevere radioterapia preoperatoria vs la sola chirurgia ha osservato una ridotta percentuale di recidive locali (12% vs 27%) e un miglioramento della sopravvivenza a 5 anni (58% vs 48%, p<0.004); tuttavia nei pazienti trattati l'incidenza di complicanze chirurgiche è stata notevolmente più elevata (44% vs 34%), pur non determinando un aumento della mortalità postoperatoria.