Terapi radiasi sinar eksternal (EBRT) hanya digunakan pada sebagian kecil pasien kanker tiroid, karena radiasi saja tidak bermanfaat dalam pengobatan kanker tiroid. Pada prinsipnya, radioterapi harus digunakan bersamaan dengan pembedahan, terutama untuk radioterapi pascaoperasi.
Pelaksanaannya harus bergantung pada faktor-faktor seperti reseksi bedah, jenis patologi, luasnya lesi, dan usia: (i) untuk kanker yang tidak terlalu ganas seperti PTC atau FTC yang terdiferensiasi dengan baik, intervensi sebaiknya hanya dipertimbangkan bila reseksi bedah ulang tidak memungkinkan. Radioterapi pasca operasi dapat dipertimbangkan ketika tumor melibatkan area yang lebih penting (misalnya dinding trakea, jaringan prevertebral, laring, dinding arteri atau trombosis aneurisma vena) yang tidak dapat diangkat melalui pembedahan dan terapi 131I tidak efektif atau diperkirakan tidak akan efektif. (iii) Pada pasien yang lebih muda, tipe patologis umumnya terdiferensiasi dengan baik dan kelangsungan hidup jangka panjang dengan tumor dimungkinkan bahkan dengan adanya metastasis berulang, dan terapi 131I dan operasi ulang adalah perawatan yang efektif; iradiasi eksternal harus diterapkan dengan hati-hati. (iv) Untuk PDTC atau ATC dengan metastasis kelenjar getah bening yang residual atau ekstensif setelah pembedahan, radioterapi pascaoperasi yang ekstensif harus segera diberikan untuk meminimalkan tingkat kekambuhan lokal dan meningkatkan prognosis.