Neželeni učinki radioterapije na možgane so številni in pogosto nepredvidljivi. Lahko gre za neposredno ali posredno okvaro možganov. Okvara se lahko pojavi akutno ali več tednov, mesecev ali celo let po končani radioterapiji. Ločevanje med temi oblikami je pomembno, saj so zgodnji zapleti navadno reverzibilni, pozni pa se večinoma ne popravijo. Incidenco neželenih učinkov radioterapije na možgane je težko oceniti. Razlogi za to so v različnih opredelitvah in metodoloških razlikah v raziskavah ter v klinični sliki, ki se pogosto prekriva z napredovanjem osnovne maligne bolezni. Med mehanizmi radiacijske okvare možganov je v ospredju okvara celic glije in možganskih endotelijskih celic. Za radiacijsko okvaro je zlasti občutljiv hipokampus. Obseg okvare možganov je odvisen od številnih dejavnikov. Dodatna sistemska ali intratekalna kemoterapija pomembno poveča nevrotoksičnost. Diagnosticiranje neželenih učinkov radioterapije na možgane je težavno, saj je časovni interval med radioterapijo in pojavom nevroloških simptomov precej variabilen, klinična slika pa lahko posnema metastatsko, paraneoplastično ali drugo nevrološko bolezen. Zavedati se je treba, da klinično sliko lahko pripišemo neželenim učinkom radioterapije na možgane šele po izključitvi drugih vzrokov. V članku opisujeva različne klinične oblike neposredne in posredne radiacijske okvare možganov. Pri akutni encefalopatiji ima pomembno vlogo okvara krvno-možganske pregrade. Pri zgodnji odloženi encefalopatiji je pomembna demielinizacija, pri pozni odloženi encefalopatiji pa radiacijska nekroza. O kognitivnem upadu kot posledici radioterapije so mnenja še vedno deljena.