La brachiterapia è stata la prima tecnica impiegata per l'APBI. Come la IORT, può essere utilizzata per l'erogazione di un sovradosaggio sul letto operatorio, precedentemente o successivamente ad uno schema di WBRT a fasci esterni, oppure come trattamento esclusivo. La procedura può essere eseguita, previa anestesia generale o locale, contemporaneamente all'intervento di resezione del tumore o in un secondo tempo. Il primo approccio ha il vantaggio di ridurre tempi e costi delle due procedure e consentire un lavoro sinergico tra chirurgo e radioterapista, al fine di determinare estensione e sede del tumore e pianificare il posizionamento ottimale dell'impianto interstiziale.La brachiterapia può essere attuata mediante tecniche diverse: brachiterapia interstiziale; brachiterapia endocavitaria (Mammosite).