La radioterapia è utilizzata quando il trattamento farmacologico non riesce a controllare il dolore di un tumore in crescita, più frequentemente nelle metastasi osee, nella penetrazione del tessuto molle o nella compressione di nervi sensoriali. Spesso, basse dosi di radiazioni ionizzanti sono sufficienti per ottenere l'analgesia. Si pensa che ciò sia dovuto alla riduzione della pressione o, forse, all'interferenza con la produzione di sostanze chimiche da parte del tumore. Radiofarmaci che attaccano tumori specifici vengono utilizzati per trattare il dolore delle malattie metastatiche. Il sollievo si può avere entro una settimana di trattamento e può durare da due a quattro mesi.