肿瘤对放射线的反应即为肿瘤放射敏感程度。不同肿瘤对放疗的敏感程度不同，表现为用同样的照射剂量、时间和照射野而各种肿瘤产生程度不同的反应。
影响肿瘤放疗敏感程度的因素很多且极为复杂，有的至今还不清楚。一般来说，主要有以下四个方面：
肿瘤的组织来源不同，对放射线的敏感程度不同。起源于对放射线敏感组织的肿瘤，较起源于对放射线抗拒组织的肿瘤对放疗敏感程度高。如起源于淋巴类组织的恶性淋巴瘤和起源于军丸组织的精原细胞瘤对放射线照射的敏感性高，而起源于胃肠的腺癌则放疗敏感程度就低。
肿瘤细胞的分化程度不同，放疗敏感程度也不同。同一类肿瘤，分化程度越差，即恶性程度越高，增殖能力越强，也即生长越快对放疗越敏感。如I级星形细胞瘤对放疗不敏感，而Ⅱ、Ⅲ级星形细胞瘤则相对敏感。但也有少数恶性程度高的肿瘤对放疗不敏感，如恶性黑色素瘤等。
肿瘤生长方式对放疗敏感性也有影响。凡向表面生长的肿瘤，如表浅型和菜花型，对放疗较敏感，而向深部浸润生长的如浸润型和溃疡型肿瘤，敏感性差。
病期的早晚对放疗敏感也有影响，早期肿瘤体积小，血运好，乏氧细胞少或无，对放疗敏感而易于被杀灭。当肿瘤已属晚期，体积增大，肿瘤血运较差，乏氧细胞增多，有时甚至出现中心部缺氧坏死、液化，放疗敏感性则降低，治疗效果差。
哪些肿瘤对放疗敏感?
对放射线敏感的肿瘤有：视网膜母细胞瘤、鼻咽癌、卵巢癌中的无性细胞瘤、睾丸精原细胞瘤、肾胚胎瘤、恶性淋巴瘤等。
对放射线中度敏感的肿瘤有：成骨肉瘤、纤维肉瘤、脂肪肉瘤、恶性黑色素瘤等。
对低敏感性的肿瘤：放疗效果较差，但这并不是说肿瘤的放射敏感性与放疗治愈率成正比。有的肿瘤放射敏感性高，虽然局部疗效高，肿瘤消失快，但由于其恶性程度高，远处转移的机会多，临床根治也是较为困难的。 具体的治疗原则应根据病理检查结果综合分析后，病人家属与主治医生共同协商后决定。
临床上“放疗”分为体内照射与体外照射。
体内照射：是把放射源直接插入肿瘤内(如皮肤癌、舌癌等)，或器官内腔(如食管、子宫颈)进行照射，分别称为组织间照射和腔内照射，现在多采用放射源后装技术进行体内照射。
体外照射：是距离人有一定距离，集中照射某个部位，按照射距离的不同，分为近距离(15-40厘米)照射和远距离(60-150厘米)照射两种。
它们的区别在于：体内照射的放射源强度较小，故疗距离较短，大部分能量被吸收；体外照射的大部分射线能量被屏敝，只有少部分能量达到组织。体外照射的射线经皮肤、正常组织达到肿瘤，随不同肿瘤的耐受量和敏感性，要选择不同能量的放射线种类和采用多野照射技术。