Η Ακτινοθεραπεία εφαρμόζεται πάντοτε στις περιπτώσεις διατήρησης του μαστού μετά την αφαίρεση ενός καρκίνου, ενώ ανάλογα με τις ενδείξεις, μερικές φορές θα χρειασθεί να γίνει και σε γυναίκες που υποβλήθηκαν σε μαστεκτομή.
Η Ακτινοθεραπεία χρησιμοποιεί υψηλής ενέργειας ακτίνες x ή άλλους τύπους ακτινοβολίας για να σκοτώσει τα καρκινικά κύτταρα ή να σταματήσει το πολλαπλασιασμό τους.
Χρησιμοποιούνται κυρίως δύο είδη ακτινοθεραπείας: η κλασική, εξωτερική ακτινοθεραπεία που χρησιμοποιεί ένα μηχάνημα έξω από το σώμα για να στείλετε την ακτινοβολία προς όλο τον μαστό και η τοπική, ενδο-ιστική ακτινοθεραπεία που χρησιμοποιεί μια ραδιενεργό ουσία σφραγισμένη σε βελόνες ή καθετήρες που τοποθετούνται απευθείας στη περιοχή του μαστού που ήταν ο καρκίνος.
Επίσης χρησιμοποιείται και η διεγχειρητική ακτινοθεραπεία (IORT - intraoperative radiotherapy) που εφαρμόζεται στο χειρουργείο, αμέσως μετά την εκτομή του όγκου.
Ο τρόπος που η ακτινοθεραπεία δίνεται εξαρτάται από τον τύπο και το στάδιο του καρκίνου υπό θεραπεία.