A radioterapia é eficaz na maioria dos casos de síndrome de veia cava superior devido à malignidade, proporcionando alívio em 70%-90% dos pacientes. Mesmo no cancro do pulmão de células não pequenas ou outros tumores menos sensíveis à quimioterapia, a radioterapia ainda proporciona alívio sintomático em 70% dos pacientes. O fraccionamento de altas doses seguido do fraccionamento convencional pode proporcionar alívio sintomático mais rápido dentro de 2 semanas do que a radioterapia convencional.