甲状腺癌对放射治疗敏感性差，单纯放射治疗对甲状腺癌的治疗并无好处，外照射放疗（External beam radiation therapy，EBRT）仅在很小一部分患者中使用。放射治疗原则上应配合手术使用，主要为术后放射治疗。
具体实施应根据手术切除情况、病理类型、病变范围、年龄等因素而定：①对恶性程度较低的癌如分化好的 PTC 或 FTC 仅在无法再次手术切除时才考虑介入。②当肿瘤累及较重要的部位（如气管壁、椎前组织、喉、动脉壁或静脉瘤栓等）而手术又无法切净，且131I 治疗无效或预计 131I 治疗效果不佳时，可考虑术后放射治疗。③对年轻患者，病理类型一般分化较好，即使是出现复发转移也可带瘤长期存活，且 131I 治疗和再次手术都为有效的治疗手段，外照射的应用需慎重。④对 PDTC 或 ATC，如手术后有残留或广泛的淋巴结转移，应及时给予大范围的术后放射治疗，以尽可能地降低局部复发率，改善预后。