放射線療法は、前立腺に放射線を照射して、がん細胞を死滅させる治療法です。
手術療法と同様、がんが前立腺内にとどまっている病期 I 、II 期の患者さんが対象となります。病期 III 期の場合は、内分泌療法と併用して行うことになります。
放射線療法は、手術療法に比べて身体的負担が少なく、手術を行うことができない70歳以上の患者さんにも行うことができます。
また、放射線療法はがんを死滅させる目的だけでなく、転移したがんによる痛みを除くことを目的として行うこともあります。
放射線療法には、体外より治療を行う「外照射法」と、前立腺組織内に放射線源を挿入する「組織内照射法」の2つの方法があります。

現在行われている放射線療法のほとんどは、体の外から放射線を照射する外照射法です。
外照射法は入院の必要がなく、外来で治療を受けることができます。
通常、1日1回週5回照射し、約1ヵ月半程度の治療期間が必要になります。
外照射法では、前立腺だけでなく周辺の臓器にも放射線があたるため、副作用として、直腸粘膜の潰瘍や出血、膀胱、尿道への影響、勃起障害などが起こる可能性があります。

組織内照射法は、前立腺に放射線の小線源（ヨウ素125）を永久的に埋め込み、そこから放射線を前立腺に照射し、周辺のがん細胞を死滅させる治療法（低線量率永久挿入組織内照射法）と、一時的に前立腺内に針を刺入し、高エネルギーの放射線（イリジウム192）を前立腺内に照射する治療法（高線量率組織内照射法）があります。
永久挿入組織内照射法は、通常、数ミリの小線源50〜80本程度を、会陰部から前立腺に埋め込んでいきます。3〜4日程度の入院が必要になります。
外照射法に比べて、周辺の臓器への照射量を抑えることができるため、合併症が少なく、勃起障害も比較的少ないことが利点になります。
日本では、まだこの治療を行うことができる施設は限られていますが、今後は普及が期待される治療法です。