Radioterapie je významnou součástí léčby pacientů s nemalobuněčným karcinomem plic (NSCLC) jakéhokoliv stadia. Uplatnění zde nachází radikální radioterapie lokálně pokročilého NSCLC (obvykle v kombinaci s chemoterapií), radikální radioterapie časného NSCLC (při kontraindikaci chirurgického výkonu), pooperační nebo předoperační radioterapie u vybraných nemocných léčených operací, radioterapie pro limitované recidivy nebo metastázy paliativní radioterapie u pacientů s inkurabilním NSCLC.
Výsledky radioterapie významně zlepšují moderní technologie a techniky ozařování (radioterapie s modulovanou intenzitou, obrazem naváděná radioterapie, stereotaktická radioterapie).