1895年，德國科學家倫琴(Röentgen)發現了X射線，也就是今天醫學診斷用的X光(X-Ray)，揭開了現代醫學的新篇章。次年Gruber就應用X射線作第一例(乳癌)放射治療。同時期，貝克勒(Becquerel)發現天然的放射性物質，居禮夫婦(Curie)又發現了鐳，並用鐳治療惡性腫瘤。
倫琴
倫琴的X-Ray照片
貝克勒
其實，無論是倫琴發現的X射線，或是貝克勒發現天然物質放出的射線，其性質一樣，都是電磁波的一種，與無線電波、微波、可見光、紫外線一樣，只不過它頻率很高，內含的能量較高，穿透性強。
電磁波
1922年Regaud和Coutard用X射線成功治癒了一例喉癌，並提出連續分次放射治療方法。臨床放射治療學可以說是從那個時候開始誕生，放射治療成為腫瘤治療的重要方法之一。
上世紀初，由於技術限制，治療機器只能產生大約500KV的X光能量，只可治療4–6厘米深的腫瘤，以當時來說，已達到「深層」的級別。可是，對於身體深處的腫瘤，例如肺癌、腹腔瘤等，就無能為力了。及至上世紀50年代，由於核能技術的發展，鈷60(Co-60)機器，漸漸取代了「深層」X光機。鈷60機，是以鈷60同位素作為放射線的源頭，它的能量有1.25MV，能治療更深入的腫瘤。而且高能量的射線，對皮膚的傷害較少。可是，鈷60機器對輻射防護有一定要求，而且鈷60半衰期約為5年，需定時更換鈷60源。
貝克勒
至上世紀60–70年代，鈷60機器漸漸被直線加速器取代。首部醫學用的直線加速器於1953年在London Hammersmith醫院使用，直線加速器是利用微波加速電子，能產生4–25MV的能量。高能量的射線更能應付深層的腫瘤。而且，直線加速器輸出較為穩定，在機器關閉時，不會有任何輻射。現今的直線加速器，通常有兩種能量的X光線和多種能量的電子線選擇，可應對不同位置及類型的癌症。香港現時幾乎所有的遠距離治療機器，包括螺旋治療(Tomotherpy) 機、數碼導航刀(Cyberknife)、TrueBeam機等，都是直線加速器。
「深層」X光機、鈷60機及直線加速器治療時因其放射源頭與病人距離都有10cm以上，射線經皮膚進入體內，故稱為遠距離放射治療(又稱體外電療) 。這是現時絕大部份的放射治療形式。
至於近距離放射治療，是指放射源頭與治療靶區的距離為5mm - 5cm以內的放射治療，近距離放射治療通常將放射物質擺放到體內一段時間，以高劑量近距離治療癌症。由於近距離放射治療其劑量分布有「平方反比」的特性，故能以最高的劑量對付腫瘤細胞，而鄰近正常組織的放射劑量隨距離以平方反比大大減少，副作用得以減低。近距離放射治療，主要用於子宮頸、子宮體、鼻咽、氣管、食道、膽管等腫瘤作主要或輔助性治療。
