Meme kanserinin primer tedavisinde radyasyonun rolü halâ tartışmalıdır. Klinik olarak görünmeyen kanser, yalnız 5000 rad. lık tedavi ile kontrol altına alınabilir. Klinik olarak palpabl lezyonların kontrolü çok daha güçtür ve bu durumda cerrahi yapılmaksızın yalnız başına radyasyon tedavisi uygulanılması tavsiye edilmez. Sınırlı lokal rezeksiyonla (lampektomi) birlikte radyasyon tedavisi, mastektomi sonrası görülebilecek kozmetik deformiteye yol açmadan, meme kanserini lokal olarak kontrol altına alabilir. Her ne kadar bu alandaki deneyimler çok sınırlıysa da, primer tedavide radyasyon uygulanması açısından çok ümit vericidir.

Radikal veya modifiye mastektomiyi takiben göğüs duvarı ve rejiyonel lenfatiklere uygulanacak yardımcı radyasyon tedavisi,lokal ve rejiyonel rekürrens oranını azaltmaktadır. Bununla beraber bu tedavi memenin iç kısmındaki lezyonlar veya dörtten fazla aksiller lenf bezi metastazı olan hastalar dışında yaşama süresini önemli şekilde etkilememektedir. Bu alanda geniş deneyim sahibi olanlar radyasyon tedavisini postoperatif döneme yardımcı olarak bırakmayı, ileride ortaya çıkabilecek olan lokal rekürrensin kontrol altına alınabileceğini ileri sürmektedirler. Pekçok hastada lokal rükerrens olmayacak ve tedavinin sıkıntısına maruz kalınmayacaktır.

Lokal olarak ilerlemiş lezyonlar, inoperabl karsinoma veya inflamatuar meme karsinomu yalnız başına radyasyon tedavisi veya radyasyon tedavisi ile birlikte kemoterapiyle tedavi edilmelidir. Bu durumda ender olarak tedavi sağlanır, fakat önemli oranda palyasyon elde edilir.

Keza lokal rekürrens ve uzak metastazları tedavi için de radyoterapi kullanılabilir. Bunun sistemik ilaç tedayisiyle (hormonal) veya kemoterapötik ilaçlar) birlikte yapılması gerekir. Yumuşak doku ve kemik metastazları da uzun yıllar kontrol altında tutulabilir. Kemik metastazları için en iyi ve etkili palyasyon radyoterapi ile sağlanmaktadır. Vücudun ağırlığını taşıyan veya üst ekstremitelerin uzun kemiklerindeki oluşabilecek kırık durumunda, radyasyon tedavisi ortopedik stabilizasyonla birlikte yapılmalıdır.

Kastrasyon (kısırlaştırma) gerektiği zaman, radyasyon cerrahi kadar etkilidir, fakat uzun bir süre gereklidir ve komplikasyon oranı daha yüksektir. Bu nedenle cerrahiyi tolere edebilecek kadar iyi olan hastalarda, cerrahi oferektomi tercih edilir.