Il sistema nervoso (centrale e periferico) presenta una radiosensibilità molto particolare, le cui molteplici complicanze sono temibili per la qualità di vita dei pazienti. Queste complicanze sono classificate in base alla loro presentazione clinica e al loro ritardo di insorgenza dopo l'irradiazione. Vengono, così, descritte complicanze acute, semiritardate e tardive, che derivano da meccanismi fisiopatogenetici diversi. Il carattere ritardato della maggior parte dei disturbi neurologici rimane poco compreso e sembra legato al fatto che l'irradiazione modifica in modo duraturo il microambiente, tra cui le cellule endoteliali e alcune cellule staminali neurali, ostacolando meccanismi di riparazione che devono intervenire in seguito. Numerosi fattori svolgono un ruolo cruciale nello sviluppo delle complicanze neurologiche: la dose totale erogata, il suo frazionamento, il volume di irradiazione, l'associazione di una chemioterapia neurotossica, l'età e lo stato vascolare del paziente. Il trattamento di queste complicanze rimane soprattutto preventivo.