Strålbehandling används när tumören är begränsad till lungan samt närliggande lymfkörtlar och där operation inte är lämpligt. Strålbehandling kan användas med botande syfte, eller för palliation/symtomlindring vid både lokaliserad och spridd sjukdom. Kurativt syftande strålbehandling ges dagligen (på vardagar) i fraktioner under en period på sex-sju veckor. Under samma period ges också vanligtvis cytostatika. En biverkan som är vanligt förekommande under strålbehandling är inflammation i matstrupen (esofagit) vilket kan ge bröstsmärta och sväljsvårigheter. Esofagit är oftast övergående.
Pneumonit är en inflammatorisk reaktion i lungvävnaden som kan uppstå kort efter eller med fördröjning efter avslutad strålbehandling. Vanliga symtom är hosta, feber och andnöd (dyspné). Pneumonit behandlas oftast med kortison.