De grondslag van de radiotherapie ligt in de kennis die verkregen is op verschillende gebieden van wetenschap, vooral op het terrein van de natuur- en scheikunde. Ofschoon elektriciteit al bekend was bij de oude Grieken, is hierover vooral in de negentiende eeuw veel kennis vergaard. Veel natuurkundigen hielden zich in die tijd bezig met het onderzoeken van ontladingen in gasarme ruimtes en in het mechanisme hiervan. Onder hen was Johann Hittorf (1824-1914), die in 1869 waarnam dat tijdens zijn onderzoek aan de ontladingsbuis stralen afkomstig van de negatieve elektrode, de kathode dus, fluorescentie produceerden wanneer zij botsten op de glaswand van de buis. Eugen Goldstein bedacht in 1876 voor deze straling de naam kathodestraling. De Engelse chemicus en fysicus Sir William Crookes (1832-1919) bestudeerde ook deze stralen en ontwikkelde een betere ontladingsbuis voor het doen van experimenten die bekend werd onder de naam Hittorf-Crookesbuis. Later bleek dat de straling bestond uit elektronen, die onderdeel uitmaken van atomen.