Znalost rozsahu nádorového onemocnění je základním předpokladem kvalitně prováděné radioterapie. Nádory v různé lokalizaci vyžadují použití různých vyšetřovacích metod. V radioterapii se uplatňují především:

• Klinické vyšetření - vizuální, pohmatové - zejména při lokalizování kožních nádorů (basaliomy, spinaliomy, melanomy), iniciálních nádorů v oblasti dutiny ústní, gynekologických malignitách (zejména nádorů pochvy a vulvy), nádorů análního kanálu. U těchto typů onemocnění je klinické vyšetření lepší než vyšetření zobrazovacími metodami.

• U pooperační radioterapie je nutný přesný popis lokalizace nádorového onemocnění zjištěné během operačního zákroku, spolu s přesným patologickým popisem rozsahu nádorového postižení;  

• RTG skiagrafie - vhodná zejména pro zobrazení kostních lézí, zejména způsobených metastázami nádorových onemocnění;
• ultrazvukové vyšetření - postižení lymfatických uzlin, měkkých tkání, prsní žlázy, jater; informaci z UZ vyšetření nelze jednoduše přenést do virtuálního 3D modelu pacienta, pro plánování radioterapie má omezený význam;
• CT vyšetření - základní metoda používaná pro plánování radioterapie. Podává informaci o anatomii nemocného, v CT obraze lze snadno zakreslovat většinu orgánů nemocného s přijatelnou přesností. Nutná podmínka pro plánování složitějších radioterapeutických technik (absorbovanou dávku počítají plánovací výpočetní systémy na základě denzity CT obrazu). Vhodné vyšetření pro stanovení rozsahu některých nádorových postižení (například plíce, skelet, ledviny, nádory hlavy a krku).
• magnetická rezonance - používaná jako doplňující metoda pro lepší definování objemu některých nádorových postižení (například nádory mozku, prostaty, čípku děložního). Obraz z MRI je nutné fúzovat s CT zobrazením (proto je pro plánování radioterapie nutná poloha jako při plánovacím CT vyšetření).
• pozitronová emisní tomografie - nejnovější široce používaná metoda pro definování rozsahu nádorového postižení. V závislosti na použité detekční značené sloučenině lze definovat nádorové postižení nebo podobjemy nádoru s různými vlastnostmi. Nejčastěji používanou sloučeninou je fluordeoxyglukóza. Tato sloučenina se díky vyšší metabolické aktivitě nádorových buněk vychytává přednostně v nádorových ložiscích. V radioterapii je její použití vhodné jak z důvodu diagnostiky (detekce vzdálených metastáz), tak pro preciznější definování objemu nádoru. Obraz získaný na PET je opět nutné fúzovat s CT vyšetřením. Dalšími potenciálně použitelnými sloučeninami jsou F-misonidazol k detekci hypoxických okrsků nádoru; F-thymidin k detekci okrsků nádoru s vysokou růstovou aktivitou; NaF k detekci kostního postižení. V praxi se v současnosti používá pouze F-glukóza, zejména u nádorů plic, maligních lymfomů, sarkomů měkkých tkání.

Pro správné určení rozsahu nádorové onemocnění je nutné volit vhodnou kombinaci vstupních vyšetření a úzce spolupracovat s radiodiagnostiky a lékaři nukleární medicíny.