O físico médico trabalha em parceria com o radioterapeuta no planejamento do tratamento radioterápico de cada paciente. Ele determina os melhores ângulos de incidência dos feixes de radiação, localiza o volume alvo do tumor a ser irradiado, confecciona as curvas de distribuição de dose, executa os cálculos da dose determinada pelo radioterapeuta e determina o tempo de cada tratamento, minimizando os efeitos da radiação sobre os tecidos normais adjacentes. O físico médico também tem uma relação estreita com o dosimetrista, orientando-o quanto ao posicionamento diário do paciente, bem como o uso de acessórios especiais.