对肿瘤进行放疗有时不可避免地造成神经系统损伤。这种损伤的临床症状可呈急性或慢性、稳定或恶化，暂时性或持久性，有时症状可在放疗后数月或数年才出现。
脑部放疗后可发生急性脑病包括头痛、恶心、呕吐、嗜睡、意识模糊和其他神经症状。急性放射性脑病可在第一次或第二次放疗后出现，有时在放疗结束后2～4个月发生。症状可在放疗期间消失，皮质类固醇如强的松可促进症状的缓解。
迟发性放射性损伤的症状可在放疗后数月或数年出现。临床表现有进行性恶化的痴呆、记忆丧失、思维困难、概念错误、个性改变和步态不稳。
颈、胸部放疗可能引起放射性脊髓病，可出现莱尔米特征（低头触电征），即低头时，电麻感或由颈部向全身放射，可不治自行改善。另一种放射性脊髓病可在放疗后数月或数年出现症状，如肢体无力、感觉丧失、布朗-塞卡尔综合征，身体一侧出现运动麻痹，对侧有感觉缺失。临近放疗部位的神经也可能受损，例如对乳腺或肺部的放