X射線的第二個局限更是陰險駭人——輻射造成癌變。X射線殺滅快速分裂細胞的特殊效應（DNA損傷），也造成基因的致癌突變。在20世紀10年代居裏夫婦發現鐳後不久，新澤西州一家名為“美國鐳”（U.S.Radium）的公司，將鐳與塗料混合製成了一種叫“昂達克”（Undark）的夜明塗料產品，它在夜晚可以散發出帶綠色的白光。雖然知道鐳有多種副作用，美國鐳公司還是促銷其昂達克用於鍾表的表盤，誇耀其為夜光表。繪製表盤是一種精密的手工技術活兒，因此從業員工一般都是雙手靈巧穩健的年輕姑娘。她們被鼓勵在無防護的情況下使用這種夜明塗料，並且經常用舌頭舔筆尖，以確保能在表盤上畫出精細的刻度。
不久，這些姑娘就開始抱怨下頜痛、疲勞，以及皮膚、牙齒出現問題。20年代末的醫學調查表明，她們下頜的骨頭已經壞死，舌頭上留下了輻射疤痕，而且大多數都已經患上慢性貧血症（嚴重骨髓損傷的一種表現）。輻射測量儀檢測發現，一些婦女的身體竟能發出輻射。接下來的數十年，這些曝露於鐳輻射的工人身上迅速生出大量鐳放射線引發的腫瘤，包括肉瘤、白血病，以及骨、舌頭、頸部和下頜的腫瘤。1927年在新澤西，五名受到輻射嚴重影響的女孩，對美國鐳公司提出控訴，當時媒體把這一群女孩稱為“鐳女郎”。她們之中雖尚無人患上癌症，但她們一直遭受日益嚴重的鐳毒害，下頜、皮膚和牙齒已經壞死。一年後，這件案子達成庭外和解，每個女孩得到10000美元的賠償金，以及每年600美元的生活費和醫療費。但“賠償金”並未完全賠付，因為許多鐳女郎身體太虛弱，連上法院舉手宣誓的力氣都沒有，在案子得以解決後不久，她們就因白血病或其他癌症而香消玉殞。
居裏夫人於1934年7月因白血病去世。埃米爾·格拉比遭受的X射線輻射相對較弱，但也飽受長期輻射的致命影響。到40年代中期，由於手骨壞死和壞疽，格拉比的手指被一根接一根地切除，以除掉壞死和長疽的骨頭；他的臉也一再手術，切除因放射線誘發的腫瘤和癌變前的疣。1960年，85歲的格拉比於芝加哥去世，當時有多種腫瘤已經擴散到了全身。
對於癌症的治療來說，放射療法處於複雜的十字路口：有時，放療可以治癌，有時又會致癌，這無疑給癌症科學家最初的狂熱潑了一盆冷水。盡管輻射是一把無形的利刃，但它仍然是一把刀。而這把刀，無論多麼靈巧和犀利，在抗癌的戰爭中也僅能止步於此了。人們需要一個更具分辨力的治療方法，特別是針對轉移性癌症。
1932年，與霍爾斯特德同時代發明了根治性乳房切除術的紐約外科醫生威利·梅耶，受邀在美國外科協會年會上發言。梅耶當時重病在床，明知自己已無法參加這個會議，還是準備了一份簡短的、僅有六段的演講詞，讓別人代為傳達。5月31日，在梅耶死後六星期，這封信在滿堂的外科醫生麵前被大聲宣讀。他在信中坦承，癌症醫學已經走到了某種死胡同，亟待開辟新的方向。梅耶寫道：“如果在合適的根治性手術後，對每個病例都能夠進行係統性的生物性術後治療，我們相信，大多數此類病人都可治愈。”
梅耶抓住了關於癌症的一個深層原理——癌症，即使是原位癌，也必然正在蓄勢等待從自身的桎梏中爆發而出。許多病人都是等到這個時候，才去尋求醫生的幫助，但為時晚矣，癌症已經擴散，超出了外科手術的作用範圍，就像黑膽汁一樣四處流竄。這正像早在將近兩千年前，蓋倫就已經生動地預想到的一樣。
事實上，可能蓋倫終究還是正確的，就像德謨克利特（Democritus）偶然間得出的關於原子的警句，抑或像在人們發現星係之前的幾百年，伊拉斯謨（Erasmus）就做出了關於宇宙大爆炸的猜想一樣。當然，蓋倫錯認了癌症真正的起因——並沒有什麼“黑色的膽汁”塞滿身體並在混亂中起泡形成腫瘤。但他以其夢幻、本能的比擬說法，奇跡般地描述了癌症的某些本質。癌症往往是一種體液疾病，它像螃蟹一般橫行霸道，並且四處流動。它可以經由無形的通道，從一個器官鑽進另一個器官。正如蓋倫所理解的那樣，癌症是一種係統性疾病。