利用人体的自身腔体和管道，先将不带放射源的施源器放置于靠近肿瘤的人体管腔内，然后再遥控放射源送入施源器治疗肿瘤的近距离治疗方法。通常应用于治疗宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、气管癌、支气管癌、直肠癌等。
腔内后装放射治疗最早由R.瓦尔斯坦（Rune Walstam）和U.K.亨施克（Ulrich K.Henschke）于20世纪60年代应用于临床。腔内后装放射治疗最早使用的放射源是中低剂量率的铯-137或镭-226。60年代中叶，高剂量率的钴-60放射源也应用于腔内后装放射治疗。应用高剂量率后装放射治疗可以分次照射，每次仅需数分钟，极大地提高了操作的方便性，减少了操作人员的放射暴露。80年代以后，由于有更高的剂量活性，更容易小型化，铱-192放射源成了腔内后装放射治疗的主流放射源。除了永久性粒子植入治疗，近距离治疗主要应用的都是腔内后装放射治疗。
腔内后装放射治疗的优点是：
①适应证广，可应用于宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、支气管肺癌、软组织肉瘤等各类肿瘤的近距离治疗；
②疗效好，可以单次或分次给予较大剂量，对肿瘤细胞的杀伤作用较大；
③近距离治疗放射源周围的剂量衰减迅速，离靶病灶一定距离的正常组织接受照射剂量迅速减少，有利于正常组织的保护；
④操作简便，对后装治疗实施者保护较好，易于推广。
腔内后装放射治疗的缺点是：
①腔内照射射线穿透力有限，一般需要与外照射结合使用；
②由于临近放射源的组织会受到很高剂量的照射，有少部分患者可能会出现较严重的晚期损伤。