电离辐射、紫外线都能直接损伤人体细胞DNA结构，引起细胞代谢方式的改变和细胞性质的改变，从而导致细胞恶变。电离辐射可引起皮肤癌、白血病、甲状腺癌、肺癌、乳腺癌、骨肿瘤、多发性骨髓瘤和淋巴瘤等。紫外线能引起皮肤癌、黑色素瘤。

电离辐射可分为电磁辐射和粒子辐射。1945年第二次世界大战末，在日本原子弹爆炸后的电离辐射使当地居民白血病的发病率比其他地区居民高30倍；多年后乳腺癌、肺癌、甲状腺癌的发病率也明显增高。在医疗中曾多次接受X、γ射线治疗的肿瘤患者，多年后白血病的发病率增高。长期在有氡、钴、铀等放射性粉尘地区工作的矿工，因受辐射线损伤，肺癌的发病率明显增高。

在一百多年前人们就认识到日光照射引起皮肤癌的发病率增加，后来研究发现紫外线是皮肤癌的重要致癌因素，发现引起皮肤癌的紫外线主要波长为280～320nm。阳光中的紫外线辐射可诱发特异的DNA损伤，产生嘧啶二聚体，紫外线辐射产生的DNA损伤如果不被有效地修复可引起恶变。