Sädehoidon sivuvaikutuksia ovat väsymys, pahoinvointi, hiustenlähtö, alhainen verenkuva ja ihon ärsytys. Hoito itsessään on kivutonta, mutta ympäröiville terveille soluille aiheutetut vahingot voivat aiheuttaa epämiellyttäviä sivuvaikutuksia. Kaikilla potilailla ei ole samoja vaikutuksia, ja niiden vakavuus vaihtelee myös potilaasta toiseen. Haittavaikutukset voidaan ryhmitellä kahteen ryhmään, joita kutsutaan akuuteiksi säteilyn sivuvaikutuksiksi ja myöhäisen säteilyn sivuvaikutuksiksi.
Akuutit säteilyn sivuvaikutukset ilmenevät hoitovaiheessa ja voivat kestää useita viikkoja – useita kuukausia hoidon päättymisen jälkeen. Pahoinvointi on yksi sädehoidon sivuvaikutuksista, joka ei vaikuta kaikkiin potilaisiin, mutta kun se alkaa, se yleensä tapahtuu noin kaksi tuntia hoidon jälkeen. Väsymys on melko yleistä potilaiden keskuudessa, ja se vaikuttaa myös joihinkin ihmisiin enemmän kuin toiset. Alhainen verenkuva, etenkin valkosolujen, voi ilmetä, jos imusolmukkeet ovat vaurioituneet tai jos luuydin altistuu säteilylle.
Sädehoidon sivuvaikutukset voivat myös vaikuttaa ihoon, mikä johtaa punaiseen, kosteaan ja itkevään ihoon sekä kuivaan ja hilseilevään ihoon. Ihoreaktioita esiintyy yleensä vain hoidetulla alueella ja ne ovat pahempia alueilla, joilla iho luonnollisesti taittuu. Mukosiitti, joka on ruoansulatuskanavan limakalvojen tulehdus, voi ilmetä, jos säteily joutuu kosketuksiin minkä tahansa suun, ruokatorven, suolen tai peräsuolen limakalvojen kanssa. Hiustenlähtö on toinen sivuvaikutus, joka esiintyy vain alueella, jossa sädehoito annettiin.
Myöhäinen säteilyn sivuvaikutus sisältää arpia ja fibroosia, jotka voivat vähentää kudosten elastisuutta. Harvoissa tapauksissa leukemia ja muut syövät voivat kehittyä säteilylle alttiilla alueilla. Jos hikirauhaset vaurioituvat, se voi vähentää hikoilua. Vaurioituneet kyynelrauhaset voivat aiheuttaa silmien kuivumista ja vaurioituneet sylkirauhaset voivat aiheuttaa suun kuivumista. Lapsettomuus voi ilmetä myös, jos sukupuolielimet ovat vaurioituneet säteilystä.
Sädehoidon sivuvaikutusten vakavuus vaihtelee henkilöstä toiseen. Yleensä terveet ihmiset eivät yleensä kokene sivuvaikutuksia samassa määrin kuin huonokuntoiset. Joillakin lääkkeillä, syövän sijainnilla ja tyypillä sekä annetulla säteilyn määrällä on suuri merkitys sädehoidon sivuvaikutusten vakavuudessa.