L'association concomitante de la chimiothérapie cytotoxique et de la radiothérapie permet d'améliorer le contrôle local et de réduire la dissémination métastatique des carcinomes. Elle est devenue le traitement de référence des tumeurs solides localement avancées non opérables dans diverses localisations. Un petit nombre de drogues, parmi lesquelles les sels de platine et les taxanes, a été sélectionné sur la base d'essais multicentriques randomisés, selon des critères de tolérance et d'efficacité. L'interaction entre les deux modalités de traitement procède de mécanismes multiples affectant la formation ou la réparation des lésions radio-induites de l'ADN, l'altération de la progression du cycle cellulaire, la réoxygénation des tumeurs, la repopulation ou l'inhibition de l'angiogenèse tumorale. Il reste beaucoup à faire pour comprendre les mécanismes sous-jacents et pour prédire la spécificité, l'efficacité et la tolérance à court et à long terme des traitements sur une base individuelle. Dans certains cas, les analyses histologiques ou génétiques effectuées à but diagnostique peuvent déjà être exploitées dans un but prédictif. Les développements récents suggèrent que la maîtrise des voies de signalisation armées en réponse à l'irradiation pourrait permettre d'accroître l'efficacité de la radiothérapie ou d'en réduire les complications.