مشخص نیست که چه کسی برای نخستین مرتبه در تاریخ از پرتوهای یونیزان برای مقاصد درمانی استفاده کرد، اما یکی از اولین کوششهای اینچنینی متعلق به سال ۱۸۹۶ است که ویکتور دسپن بطور ناموفقی سعی در درمان سرطان معده با پرتوهای ایکس نمود.
در آن زمان پرتوها دارای انرژی کافی نبودند و لذا پرتودرمانی را فقط برای غده‌های سطحی امکان پذیر می‌نمودند. این وضعیت البته با ابداع تجهیزات ویژه ۲۰۰ کیلوولتی در سال ۱۹۲۲ میلادی دچار دگرگونی شد در همان سال، یک جراح اتریشی بنام لئوپولد فرویند چگونگی درمان یک خال گوشتی توسط پرتوهای اشعه ایکس را برای نخستین بار به انجمن پزشکی وین نشان داد.
گوردون آیزاک، نخستین بیماری که توسط یک لیناک در ۱۹۵۷ برای رتینوبلاستوما معالجه گردید.
اولین بخش رادیوتراپی در ایران درسال 1347 دربیمارستان امام خمینی تهران (انیستیتو کانسر) که نخستین دستگاه رادیوتراپی کبالت 60 نصب گردیده و شروع به درمان بیماران نمود.
در ابتدای شروع کاربخش رادیوتراپی، این بخش توسط چند پزشک هندی اداره می شد که پس از آنها پروفسور ملکی و پروفسور افشاری متخصصین رادیولوژی آن سالها شروع به درمان بیماران نمودند. پس از چند سال رشته تخصصی رادیوتراپی درایران دایر و به آموزش پزشکان پرداخته شد.
رشته رادیوتراپی انکولوژی تغییرات چشمگیری را پشت سر گذاشته‌است. درابتدا متخصصین رادیوتراپی انکولوژی برای برنامه ریزی و درمان بیماران با استفاده از آنچه روش دو بعدی نامیده می‌شد، آموزش دیده بودند. این روش تاکید بر استفاده از یک شبیه ساز مرسوم اشعه ایکس برای طراحی پرتال‌های پرتویی که بر اساس تکنیک‌های ترکیب اشعه‌ای استاندارد و استفاده از بوکمارک‌های استخوانی تجسم شده بر روی صفحه رادیوگرافی داشت. این روش در حالی که هنوز توسط برخی کلینیک‌ها استفاده می‌شود به طور گسترده با یک روش سه بعدی(D3 )در کلینیکهای پرتو درمانی مدرن جایگزین شده‌است.
با معرفی سیستم‌های برنامه ریزی درمان D3 تجاری در اوایل دهه ۱۹۹۰ این روش امکان پذیر شد. در مقابل روش D2، برنامه ریزی درمان D3 بر یک روش شبیه سازی مجازی بر پایه تصویر برای تعیین حجم تومور و اعضای مهم در خطر برای بیمار خاص تاکید دارد. این فرایند D3 جدید برای متخصصین رادیوتراپی انکولوژی جهت تشخیص حجم و اعضای هدف را که در خطر هستند، با دقتی بسیار بالاتر از قبل، تقاضاهای جدیدی را ایجاد کرد و همچنین برای متخصصین فیزیک پزشکی برای فراهم کردن فرایندهای با کیفیت مطمئن (QA) و موثر برای اطمینان بخشیدن به استفاده ایمن از این برنامه ریزی جدید بر اساس تصویر و روش کنترل درمان کامپیوتری.