肿瘤及正常组织对于电离辐射的生物学反应是受许多因素支配的。通过电离作用，能量便在活组织中沉积，从而引发了一系列化学反应，导致细胞损伤并最终出现临床上可观察到的效应。放射生物学正是在细胞水平提出了许多见解。大量研究结果表明，正常组织和肿瘤对于辐射的反应是极为复杂的过程，当前只能从经验主义的角度来加以阐述。