Potenciace účinků ionizujícího záření znamená posun křivky účinků záření (TCP nebo NTCP) směrem doleva, tedy stejných účinků lze při potenciaci dosáhnou při aplikaci nižší dávky. Vhodné radiopotenciační metody použitelné v radiační onkologii zvyšují terapeutický poměr, to znamená, že způsobují větší posun křivky doleva pro nádorové tkáně než pro tkáně zdravé (v ideálním případě neposouvají křivku pro zdravé tkáně vůbec). Naopak, radioprotektivní postupy posouvají křivky doprava (opět v ideálním případě pouze křivku pro zdravé tkáně bez ovlivnění křivky pro nádor). Naprostá většina používaných postupů ovlivňuje obě křivky (zvýšení protinádorové účinnosti je spojeno se zvýšením nežádoucích účinků a naopak, snížení toxicity může být provázeno radioprotekcí nádoru).

V potenciaci účinků ionizujícího záření obecně rozlišujeme následující typy interakcí:

• aditivní efekt - účinky dvou metod se sčítají;
• synergii - účinky dvou metod jsou vyšší, než je součet jejich jednotlivých účinků.

V klinické praxi se nejčastěji setkáváme s použitím radiosenzibilizace pomocí současně (konkomitantně) aplikované chemoterapie. Tato léčba se považuje za standard u nádorů hlavy a krku, plic, čípku děložního, konečníku a dalších. Není zcela jasné, zda zlepšení léčebných výsledků při této kombinované léčby je dáno synergními nebo aditivními účinky, případně prostorovou kooperací kombinované léčby (záření působí lokálně a současně aplikované léky působí v celém těle). Čistou radiosenzibilizací je aplikace hypertermie současně nebo bezprostředně před či po aplikaci ionizujícího záření. Ohřev tkání na teploty 42 °C vede k inhibici aktivity enzymů opravujících DNA, a tím ke znásobení počtu zlomů v DNA. Vzhledem k tomu, že ionizující záření i hypertermii lze aplikovat na lokalizovanou oblast, jsou zdravé tkáně téměř nepostižené a zvětšuje se terapeutické okno.

Radioprotektivní postupy se v současné době opouštějí. Příkladem dosud občas používaných postupů je aplikace radioprotektivní látky amifostinu, která působí cestou vychytávání volných radikálů. Jiným příkladem již opuštěného postupu je radioterapie v hypoxii.