限局期小細胞肺癌では放射線治療による根治は困難であり、放射線治療と化学療法の同時併用が推奨される。
小細胞肺癌の限局期とは、米国肺癌学会（ALA）の病期分類基準に基づくもので、腫瘍がまだ胸腔の片側に限局しているか、隣接リンパ節に転移があり、胸水貯留の症状を伴い、放射線治療のみでは病勢をコントロールし治癒を得ることが困難な場合を示す。
限局期の小細胞肺癌に対しては、放射線同時併用療法が好ましい治療法であり、臨床的治癒を達成できるものもあるが、そのほとんどは生存期間の延長とQOLの改善にとどまる。