Предполагают, что не существует порога индуцирования молекулярного изменения на особых участках ДНК, затронутых исходными актами взаимодействия, которое приводит к злокачественному перерождению и в итоге к раку. Сами исходные события могут включать в себя более одного этапа, среди которых излучение или любой другой внешний спусковой сигнал необязательно является первым. Вероятность явного развития рака значительно меньше вероятности исходных событий из-за защитных механизмов организма и безуспешности последовательных изменений, необходимых для проявления злокачественного потенциала инициированных клеток.
У людей период между облучением и распознаванием рака длится многие годы. Это время называется латентным периодом. Средний латентный период может составлять приблизительно 8 лет в случае индуцированной лейкемии и в 2 — 3 раза больше в случае многих индуцированных твердых опухолей, например молочной железы или легкого. Минимальный период латентности — это кратчайшее время после облучения, за которое становится известным или можно полагать, что возникла определенная индуцированная излучением опухоль. Этот минимальный латентный период составляет около двух лет для острой миелоидной лейкемии (и для остеосаркомы, индуцированной Ra-224) и порядка 5 -10 лет для других видов рака. В данном тексте мы принимаем среднее значение 10 лет (по данным, полученным на после аварии на ЧАЭС для щитовидной железы латентный период равен 5 годам). Частота появления радиационно-индуцированных лейкемий и остеосарком спадает после пика, приходящегося приблизительно на 5 — 7 лет, до значений, мало превышающих фоновые значения приблизительно после 20 лет или более. В случае раков, отличных от лейкемии и остеосаркомы, относительный риск для лиц, облученных во взрослом возрасте, остается почти постоянным по времени. Однако имеются некоторые доказательства того, что у лиц, облученных в детстве, относительный риск убывает; предполагают, что и для рака легких наблюдается спад со временем частоты случаев при облучении радоном.
Хотя экспериментальные исследования имеют свои ограничения, на основании их данных можно прийти к некоторым обобщениям. Для излучений с малой ЛПЭ протяженные (малая мощность дозы) и фракционированные облучения менее эффективны в отношении многих биологических последствий, включая индуцирование опухолей, чем однократные облучения с большой мощностью дозы. Длительность облучения может быть важной, если за это время происходят значительные изменения чувствительности системы к облучению. Для излучений с большой ЛПЭ малая мощность дозы или фракционирование в некоторых случаях могут дать эффекты, аналогичные эффектам однократных облучений при большой мощности дозы, хотя в других случаях малая мощность дозы или фракционирование более эффективны, чем однократные облучения с большой мощностью дозы, особенно при более высоких дозах, как показано ниже. Некоторые химические вещества могут увеличить частоту индуцированного излучением изменения клеток или индуцирования опухоли, например 12-0-тетра-дика-ноил форбол-13 ацетат (ТФА, активный компонент кротонового масла) или асбест, или же уменьшить ее, например аналог витамина А.
Предполагается, что риск индуцирования рака в широких пределах пропорционален числу подверженных риску клеток в данном органе или ткани (возможно, числу присутствующих стволовых клеток), хотя очевидно, что для различных видов нет соответствия с размером тела. Если орган или ткань облучается неравномерно, возникают особые условия, крайним случаем которых является такой, когда «горячие» (очень активные) частицы облучают лишь часть органа или ткани, например легкого или печени. Тогда доза, усредненная по всей ткани, гораздо меньше, чем в непосредственной близости от концентрированного радиоактивного вещества. Проводились экспериментальные исследования данной ситуации. В общем, было установлено, что большая концентрация радиоактивного вещества в «горячих пятнах» менее эффективна в отношении канцерогенного действия, чем то же количество вещества, распределенное и создающее меньшую, но равномерную дозу. В основном это согласуется с теоретическими предсказаниями.