Z hlediska času, během kterého je radioterapie aplikována, můžeme měnit dvě proměnné:

• celkovou dobu;
• interval mezi jednotlivými frakcemi.

Z hlediska tkání má význam:

• rychlost reparace poškození;
• rychlost buněčného cyklu (doba, za kterou se počet buněk ve tkáni zdvojnásobí, vyjádření jako potenciální zdvojovací čas (Tpot));
• schopnost repopulace kmenových buněk;

• změny objemu tkáně (platí pro nádorovou tkáň) a související reoxygenace a redistribuce buněk.  

Interval mezi jednotlivými frakcemi má význam pro dvě základní situace. Pokud probíhá reparace ve zdravých tkáních delší dobu, než je interval mezi frakcemi, kumuluje se v průběhu radioterapie poškození DNA a nežádoucí účinky radioterapie jsou větší než předpokládané. Klinickým příkladem je hyperfrakcionovaná radioterapie (více než 1 frakce za den) s intervalem mezi frakcemi kratším než 6 hodin. V některých orgánech (například míše) nedochází v takové situaci k plnému zotavení z poškození a hrozí významné pozdní nežádoucí účinky radioterapie. Naopak, pokud má nádor rychlý růst (a tedy krátký Tpot), vzniká při delším intervalu mezi frakcemi více nádorových buněk než jich je každou frakcí usmrceno. V takovém případě je namístě hyperfrakcionovaná radioterapie se zkrácením intervalu mezi frakcemi (klinickým příkladem je Burkittův lymfom).

Celková doba radioterapie je významná z následujících důvodů. V průběhu frakcionované radioterapie dochází ke snižování počtu kmenových buněk (jak pro zdravé tkáně, tak pro nádor). Při poklesu počtu pod určitou kritickou hranici dochází k akcelerované repopulaci. Od tohoto okamžiku exponenciálně stoupá počet nádorových kmenových buněk. Tento jev je příznivý pro zdravé tkáně (v klinické praxi někdy pozorujeme stabilizaci nežádoucích účinků okolo 5. týdne radioterapie), ale nepříznivý v případě některých nádorů (zejména platí pro spinocelulární karcinomy). Z hlediska protinádorové léčby je tedy žádoucí zkrácení celkové doby radioterapie tak, aby byla ukončena před nástupem akcelerované repopulace nádorových buněk. K té dochází mezi 3. a 4. týdnem normofrakcionované radioterapie (kapitola 6.10). Na druhou stranu, pokud zkrátíme celkovou dobu radioterapie příliš, neprojeví se příznivé radiobiologické jevy jako je reoxygenace a redistribuce nádorových buněk. Tím může být vyrušen příznivý efekt zkrácení celkové doby. Pro úplnost je třeba dodat, že uvedené úvahy nelze aplikovat na radioterapii vysokými jednotlivými dávkami (tzv. hypofrakcionovanou radioterapii, stereotaktickou radioterapii, radiochirurgii). Při použití několika málo vysokých frakcí (například 3 x 20 Gy, 1x týdně) platí odlišná, ne zcela známá, radiobiologická pravidla.