将放射源置于体外一定距离，通过人体体表对体内肿瘤病灶进行照射，利用放射线对细胞的杀灭作用，对其进行治疗的方式。是放射治疗的主要手段，广泛应用于体内各部位肿瘤的治疗。又称外照射。
远距离放射治疗所用的设备主要是医用X线治疗机、60Co（钴-60）放射治疗机和医用加速器。
①X线治疗机。1895年W.C.伦琴发现X线后，就有研究将X线用于肿瘤治疗。20世纪40～50年代是X线治疗机运用的高峰期。临床用的X线机根据能量高低可以分为临界X射线机（6千伏～10千伏）、接触X射线机（10千伏～60千伏）、浅层X射线机（60千伏～160千伏）、深部X射线机（180千伏～400千伏）和高压X射线机（400千伏～1000千伏）。X线治疗机与60Co治疗机和加速器相比，具有能量低、百分深度剂量低、剂量分布差等缺点，已经很少用它作为深部治疗的体外照射源，但它对一些浅层肿瘤治疗有一定的作用，故少量单位仍在使用。
②60Co放射治疗机。60Co治疗机是用60Co发射的1.17兆电子伏特（MeV）和1.33MeV两种能量的γ射线作为辐射源，平均能量为1.25MeV，60Co源的半衰期为5.27年。其特点是穿透力强，深部剂量较高，适用于治疗较深部肿瘤；在剂量建成区皮肤的吸收剂量低，最大剂量点在皮下0.5厘米，皮肤反应轻；次级射线主要向前散射，因此，射野边缘外次级射线旁向散射小，保护了射野边缘外的正常组织；结构简单、成本低、维修方便、经济可靠。1951年，加拿大建成第一台60Co远距离治疗机。20世纪80年代以来，中国已能批量生产性能较好的60Co治疗机。
③医用加速器。高能X射线（2兆伏～50兆伏）主要由各种形式的加速器产生，医用加速器是放射治疗最常用的体外照射装置。可以分为电子感应加速器、电子回旋加速器和电子直线加速器。电子直线加速器由于穿透力强，深部剂量高，束流强度可调，安装、使用成本适中等优点成为了主流的放射治疗设备。