组织对一定量射线的反应程度，称为放射敏感性，不同组织器官以及各种肿瘤组织在受到照射后出现变化的反应程度各不相同。放射敏感性与肿瘤细胞的增殖周期和病理分级有关，即增殖活跃的细胞比不增殖的细胞敏感，细胞分化程度越高放射敏感性越低，反之愈高。此外，肿瘤细胞的氧含量直接影响放射敏感性，例如早期肿瘤体积小，血运好，乏氧细胞少时疗效好，晚期肿瘤体积大，瘤内血运差，甚至中心有坏死，则放射敏感性低；生长在局部的鳞癌，较在臀部和四肢的肿瘤血运好，敏感性高；肿瘤局部合并感染，血运差（乏氧细胞多），放射敏感性下降。因此，保持照射部位清洁，预防感染、坏死，是提高放疗敏感性的重要条件。
不同肿瘤及正常组织的放射敏感性
相对敏感度 肿瘤 正常组织
高度 淋巴类肿瘤、白血病、精原细胞瘤 淋巴、骨髓、睾丸、卵巢、肠上皮
中等高度 鳞癌：口腔、鼻咽、食管、膀胱、皮 肤、宫颈癌等 
口腔、皮肤、角膜、毛囊、皮脂腺、食管、膀胱、晶状体、阴道、子宫
中度血管及结缔组织 肿瘤 一般结缔组织、神经结缔组织、生长软骨及骨组织 
中等低度大多数 腺癌：乳腺、粘液腺、唾液
腺，肝、肾、胰、甲状腺，结肠癌，脂肪、软骨、成骨肉瘤
成熟软骨、骨组织，粘液唾液腺上皮、汗腺上皮、鼻咽上皮，肝、肾、甲状腺，肾上皮
低度 横纹肌肉瘤、平滑肌肉瘤 肌肉组织、脑、骨髓
另外，放射治疗的敏感性还受下列因素的影响：如细胞的分化程度、临床分期、既往治疗、肿瘤生长部位及形状、有无局部感染、病人营养状况或有无贫血等等。