La radiothérapie a été pendant de nombreuses années le traitement de choix des cancers du poumon non à petites cellules localement avancés. Actuellement, plusieurs essais randomisés et une méta-analyse récente ont montré une amélioration des résultats grâce à l'association chimiothérapie/radiothérapie. Les mécanismes biologiques invoqués pour expliquer la supériorité de cette association sont nombreux et encore incomplètement explorés. lls sont détaillés dans cette revue et appliqués au cas particulier du cancer du poumon. ll n'est pas encore possible de définir le meilleur schéma d'association chimiothérapie/radiothérapie pour traiter un cancer du poumon, même si l'association concomitante apparaît très prometteuse, au prix d'une toxicité qui est et restera le facteur limitant. La poursuite des travaux fondamentaux actuellement engagés, associée à la publication des essais en cours, permettra de franchir une nouvelle étape dans le traitement de cette maladie dont le pronostic reste sombre.