Partikel radioaktif adalah batang pendek kecil yang dibuat dengan menempatkan radionuklida pembunuh tumor ke dalam cangkang logam dan menyegelnya, yang dapat ditanam di dalam tubuh untuk mengobati tumor ganas dengan cara menyinari sel tumor dari jarak dekat. Terapi ini mencakup terapi penyisipan singkat dan terapi implantasi partikel permanen. Terapi implantasi permanen biasanya digunakan dengan 125 iodine (125I) dan 103 paladium (103Pd), dengan 125I yang paling umum digunakan dengan waktu paruh 59,6 hari. Terapi implantasi jangka pendek biasanya digunakan dengan 192 iridium (192Ir). Penelitian telah menunjukkan bahwa pilihan isotop tidak berpengaruh pada kontrol tumor. Ada beberapa metode implantasi partikel radioaktif permanen yang umum digunakan. Salah satu yang paling umum adalah metode yang dijelaskan oleh Blasko di Amerika Serikat, di mana gambar ultrasonografi transrektal digunakan untuk perhitungan perencanaan radioterapi sebelum implantasi dan gambar-gambar ini kemudian digunakan untuk pelokalan partikel radioaktif intraoperatif. Perhitungan distribusi dosis partikel radioaktif dilakukan secara intraoperatif dan optimalisasi dosis dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak komputer yang canggih. Teknik brachytherapy dengan laju dosis tinggi juga telah digunakan dalam pengobatan kanker prostat.