直肠癌局部晚期的患者，建议做放疗。放疗主要包括术前放疗、术后放疗，目前国际建议做术前放疗。因为盆腔没有做手术时，结构未改变，血管氧合较好，肿瘤细胞对射线敏感疗效好。且患者小肠并未到盆腔，放射性肠炎发生率较低。术前放疗以后，肿瘤降级较明显，手术操作相对容易。
下段肿瘤放疗以后有20%的患者能达到PCR，即20%肿瘤消灭完全，而患者需要手术切肛门。若能达到完全缓解，患者则可以保肛。对于有需求，特别是年轻，或者经常出现在公众场合的患者有益。
如果术前评估不充分，部分患者直接做手术，术后病理提示为T3，T4阳性时，建议做术后辅助放疗。因高标准TME，即全直肠系膜切除术，患者的局部复发率在15%-25%。而接受术后辅助放疗，局部复发率可以降到8%以下，对于患者能获得较大益处。但因为术后辅助放疗患者，小肠到盆底，以及手术对于神经造成损伤。部分患者膀胱憋小便的能力较差，此时患者术后辅助放疗的反应比术前患者大，而且局控力没有术前好。因此对于局部晚期患者，建议做术前同步放化疗。
