Leczenie choroby promieniowej zależy od dawki i rodzaju narażenia i wymaga natychmiastowej pomocy medycznej. Metody: opieka wspomagająca (funkcje życiowe), dekontaminacja (usunięcie materii promieniotwórczej), przelewy krwi, chelatoterapia (wiązanie izotopów), transplantacja komórek macierzystych przy ciężkim uszkodzeniu szpiku.
Dodatkowo: immunoglobuliny, antybiotyki, cytokiny (stymulacja białek krwinkowych), leki przeciwzapalne, wsparcie psychologiczne. Skuteczność zależy od stopnia narażenia i stanu pacjenta.