Der Slogan "Strahlen: Therapie nach Maß!" umschreibt den Anspruch, den die Radioonkologie in Vechta verfolgt. Eröffnet wurde die Strahlentherapie im Jahre 2003 durch Dr. med. Christian Stallmann. Für stationäre Patienten stehen im Marienhospital Belegbetten zur Verfügung. Seit 2008 sind zusätzlich zu den Bestrahlungen von außen mit dem Linarbeschleuniger auch Behandlungen mit Strahlenquellen innerhalb des Körpers mittels Brachytherapie im Afterloading Vefahren möglich. Diese Abteilung wird von Wojciech Kacpura (Facharzt für Strahlentherapie) geleitet.

Das strahlentherapeutische Behandlungsspektrum umfasst sämtliche gut- und bösartige Erkrankungen, bei denen eine Strahlentherapie sinnvoll ist. Die Heilungschancen z. B. bei Prostatakrebs, Brustkrebs, Lungenkrebs und Darmkrebs sollen maximiert werden - von innen mit der Brachytherapie, von außen mit dem Linearbeschleuniger. Die Strahlentherapie ist Partner des Brust- sowie Damzentrum in Vechta und hat den Arbeitskreis Prostata Niedersachsen Mitte mitinitiiert.