Radioterapija ali zdravljenje z obsevanjem je poleg kirurgije in sistemskega zdravljenja eden izmed treh osnovnih načinov zdravljenja rakave bolezni. Obsevanje je pri nekaterih rakih lahko edini način zdravljenja, večino bolnikov z rakom pa danes zdravimo s kombinacijo operacije, obsevanja in kemoterapije. Gre za lokalno zdravljenje, katerega namen je uničenje rakavih celic z uporaboionizirajočega sevanja in učinkuje samo na obsevanem mestu. Zdravljenje z obsevanjem vodijo zdravniki specialisti onkologije z radioterapijo, pri načrtovanju obsevanja sodelujejo medicinski fiziki, pri izvedbi na obsevalnih aparatih pa radiološki inženirji.

Po mednarodnih priporočilih naj bi se zdravila z obsevanjem, kadarkoli v poteku svoje bolezni, približno polovica vseh bolnikov z rakom. Zdravljenje z obsevanjem jeradikalno, kadar je namen zdravljenja ozdravitev. Obsevanje je lahko predoperativno (neoadjuvantno), ko poskušamo doseči zmanjšanje tumorja pred popolno kirurško odstranitvijo. Pri pooperativnem  (adjuvantnem) obsevanju je namen preprečiti področno ponovitev bolezni; uporablja pa se tudi kot samostojen način zdravljenja (definitivna radioterapija). Pri paliativnem obsevanju cilj obsevanja ni ozdravitev, pač pa poskušamo odpraviti ali vsaj omiliti bolnikove težave, ki nastopijo zaradi tumorja ali oddaljenih zasevkov in z zdravljenjem ne povzročiti novih. Obsevanje v nekaterih redkih primerih uporabljamo tudi za zdravljenju nemalignih (benignih) stanj in obolenj, kot so npr. kostne eksostoze, endokrina oftalmopatija, arteriovenske malformacije ...

V organizacijsko strukturo Sektorja radioterapije so vključene vse radioterapevtske dejavnosti in oprema za kakovostno in varno izvedbo zdravljenja z obsevanjem (obsevalne naprave s sistemi za načrtovanje in nadzor izvajanja obsevanja) ter ustrezno usposobljeno osebje različnih poklicnih profilov. Leta 2013 je to potrdila tudi Mednarodna agencija za atomsko energijo (IAEA), ki je po strogi presoji Sektorju radioterapije OIL podelila certifikat »Center of competence«. S podelitvijo tega certifikata smo postali učni center za strokovnjake s področja radioterapije in medicinske fizike iz tujine, hkrati pa nas to priznanje postavlja ob bok primerljivim radioterapevtskim centrom iz drugih držav Evropske unije.

Strokovno delo osebja Sektorja radioterapije obsega poleg načrtovanja in izvedbe obsevanja tudi delo v ambulantah, na bolniških oddelkih, multidisciplinarnih konzilijih OIL ter konzilijarno delo v nekaterih regionalnih bolnišnicah po Sloveniji. Poleg strokovnega dela se v Sektorju radioterapije posvečamo tudi pedagoškemu in raziskovalnemu delu, saj so mnogi bolniki vključeni v klinične raziskave, ki jih vodimo sami ali izvajamo v sodelovanju z uglednimi mednarodnimi združenji in ustanovami s področja radioterapije. Strokovno osebje Sektorja radioterapije sodeluje tudi pri izobraževanju tujih strokovnjakov radioterapije in medicinske fizike, Oddelek za brahiradioterapijo pa je pridobil naziv Varianov učni center za izobraževanje tujih strokovnjakov na tem področju. Poleg tega sodelujemo pri do- in podiplomskem izobraževanju študentov Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani in Medicinske fakultete v Mariboru ter študentov Fakultete za matematiko in fiziko in Zdravstvene fakultete Univerze v Ljubljani.