X射線選擇性殺滅快速分裂細胞的能力，受到了人們，特別是癌症研究者的重視。就在倫琴發現X射線一年後的1896年，21歲的米埃爾·格拉比（EmilGrubbe）在芝加哥研讀醫學時突然靈光一閃，想到可用X射線來治療癌症。格拉比富於冒險精神，且極具創造力；他曾在芝加哥的一家生產真空X射線管的工廠工作，製作過一個可用於實驗的真空管雛形。在工廠，格拉比發現整日曝露在X射線下的工人們，皮膚和指甲總是一層一層地剝落，他自己的手也漸漸腫脹開裂。由此他很快就聯想到細胞死亡與腫瘤的關係。
1896年3月29日，在位於芝加哥霍爾斯特德大街（這個街名與外科醫生霍爾斯特德無關）的一家射線管廠內，格拉比臨時製作了一隻X射線管，用來照射罹患乳腺癌的老年婦女羅絲·李（RoseLee）。李在做了乳房切除手術後，癌症仍舊複發，她的胸部長出了一個巨大的腫瘤，令她十分痛苦。她被引薦給格拉比做最後一搏，更多的是為了滿足格拉比的實驗好奇心，沒有奢望能取得任何臨床效果。格拉比翻遍了工廠，尋找可以遮住乳房其他部位的物件，卻連一片金屬板都沒找到。他隻好用在一隻中國茶罐的底部找到的鋁箔紙包裹住李的胸部。格拉比連續18個晚上，持續用射線對她的腫瘤進行照射。治療過程十分痛苦，但小有成效。李的乳腺腫瘤發生了潰爛和緊縮，這是X射線治療史上第一例有文獻記載的局部反應。但是在初次治療的幾個月之後，李開始出現眩暈和嘔吐感。她的惡性腫瘤已轉移到了脊柱、腦、肝等部位，不久就去世了。於是，格拉比又在無意中得出一項重要結論：X射線隻可用於治療原位腫瘤，對於轉移後的腫瘤，效果微乎其微。
治療效果雖然短暫，但格拉比仍然受到了鼓舞，他開始利用X射線去治療大量的原位癌患者。隨著X射線診室在歐洲和美國如雨後春筍般湧現出來，腫瘤醫學的一個新分支——放射腫瘤學，誕生了。到20世紀初，雖然距倫琴發現X射線尚不足十年，但醫生們對放療治愈癌症可能性的狂熱卻不斷膨脹。1901年，一位芝加哥醫生評論道：“我完全看不出這個治療方法有什麼局限性，我相信它絕對可以治愈所有類型的癌症。”
1902年居裏夫婦發現鐳之後，外科醫生已可憑恃比以前強烈數千倍的射線能量治療腫瘤。醫學界在一陣狂熱中，召開了各種關於高劑量放射療法的會議、成立各種學會。為了使原位病灶獲得更高劑量的X射線輻射，鐳被灌入金線，直接置入腫瘤內部。外科醫生將氡片植入患者腹部治療腹內腫瘤。到了20世紀三四十年代，美國出現了全國性的鐳生產過剩，以至於各類期刊的尾頁上都登有鐳的廣告，希望出售給一般人使用。與此同時，真空管技術也齊頭並進。至50年代中期，形形色色的射線管可以向所有的癌組織投放高劑量的X輻射。
放射治療把癌症醫學推進到了一個載滿期望和危險的原子時代。當然，人們所使用的詞彙、圖像和隱喻都帶有原子力量直撲癌症的強烈象征。如“粒子回旋加速器”、“超高壓輻射”、“線性加速器”、“中子束”。有人曾被要求將X射線治療想象成“被上百萬個微小子彈的能量擊中”。另有人認為放射線治療充滿了驚悚與恐懼，仿佛太空旅行一般：“病人被安置在氧氣艙內的擔架上。由醫生、護士和技術人員六人組成的醫療小組在一旁穿梭忙碌。放射科醫生調整電子感應加速器就位；將氧氣艙的門砰然關閉之後，技術人員向裏麵加壓注氧；保持滿壓15分鍾後……放射科醫生打開電子感應加速器，對腫瘤進行輻射，治療完畢，再用深海潛水模式給患者減壓，然後送往康複室。”
治療室塞滿了患者，群進群出，來去匆匆，治療過程由閉路電視監控，加壓、增氧、減壓，然後再將患者送回康複室，病人經過了這番猛烈的放射性治療，猶如接受了一次無形的洗禮。
放療對於某些類型的癌症，的確是一種福音。像外科手術這種方式一樣，輻射對消除原位限製性癌症有顯著療效。在X射線下，乳腺腫瘤被摧毀，淋巴腫塊消融。一位患腦部腫瘤的女士從長達一年的昏迷中醒來，竟能在病房裏觀賞一場籃球賽。
但是就像手術療法一樣，放射治療也有其先天的不足。埃米爾·格拉比在最早期實驗治療中，就已經碰到了它的第一個局限：由於X射線隻進行局部照射，所以對於已轉移的腫瘤，治療效果有限。即便醫生可以把輻射劑量加大為2到4倍，但這仍無法轉化為更好的療效。相反，不加選擇地濫用照射，會使病人因劑量遠超過人體耐受範圍而留下瘢痕、失明和灼傷。