放射治疗通常与其他抗肿瘤治疗方法同时进行。例如：

放射治疗与手术联合：可以在手术前、期间或手术后进行放射治疗。医生可能会在手术前采用放射治疗使肿瘤缩小或临床分期降低，使不可手术的患者获得手术机会，也可以在手术后使用放疗杀灭残留的癌细胞。在手术过程中进行放射治疗可更直接照射肿瘤病灶，称为术中放射治疗。

放射治疗与化疗联合：化疗前，期间或化疗后可进行放射治疗。化疗前或化疗期间，放射治疗均可缩小癌症，增强化疗效果。化疗后，放射治疗可用于杀灭残留的癌细胞。

放射治疗与靶向、免疫治疗联合：部分恶性肿瘤可以在放疗前、后或者同期进行靶向药物、免疫药物治疗，联合应用治疗是为了取得更好的疗效。