Tal como todos os tratamentos, a radioterapia não está livre de efeitos secundários. Podem ocorrer durante/logo após o tratamento ou muitos meses ou anos depois do mesmo.
Os efeitos mais comuns numa fase inicial incluem problemas intestinais (como diarreia e sangue nas fezes) e queixas urinárias (como aumento da frequência das micções, vontade súbita de urinar e ardor durante a micção). Podem também surgir sintomas gerais, como fadiga e cansaço. Estes sintomas são geralmente transitórios, acabando por diminuir, com auxílio de medicamentos apropriados.
A longo prazo, as queixas mais frequentes estão relacionadas com disfunções sexuais (disfunção eréctil e alterações da ejaculação), queixas urinárias e o eventual aparecimento de outro tipo de tumores.
As queixas urinárias podem ser semelhantes a uma infecção urinária (queixas de inflamação da bexiga, designada por "cistite"), queixas causadas por problemas na uretra (ver "Estenoses uretrais") e, por vezes, um quadro mais grave, chamado cistite rádica, que pode provocar hemorragia na bexiga. Esta última, por vezes, é de muito difícil controle, podendo ser necessário realizar tratamentos intra-vesicais, em câmara hiperbárica, embolização da bexiga ou mesmo realizar uma cirurgia para retirar da bexiga, se não se consegue parar a hemorragia.
Os efeitos secundários dependem muito da resposta de cada paciente, da dose de radiação utilizada, da experiência da equipa de radioterapia e do tipo de equipameneto utilizado.