La radiobiologia è la disciplina che studia gli effetti delle radiazioni sugli organismi viventi e i meccanismi attraverso i quali si esplicano tali effetti. I fenomeni prodotti dalle radiazioni ionizzanti arrecano danni letali al DNA delle cellule cancerogene: tali cellule smettono di riprodursi e vengono successivamente eliminate dai normali processi chimici dell'organismo. Anche le cellule sane dei tessuti contigui alla neoplasia possono subire alterazioni dalle radiazioni somministrate, ma queste sono in grado di riparare il danno provocato prima e meglio rispetto alle cellule tumorali. I passaggi che conducono alla compromissione finale sono di seguito esposti.