Radiation therapy has been for years the treatment of choice of locally advanced non small cell lung cancer. Improvement due to the combination of radiation and chemotherapy has been shown recently through several randomized trials and a recent meta-analysis. These results may be explained by biological mechanisms, yet uncompletely explored, which are detailed in this review and applied to lung cancer. The optimal combination scheme is not yet defined, even though the concurrent approach is promising, at the expense of an increased toxicity which is the limiting factor of treatment escalation doses. Biological findings and future results of randomized trials will hopefully open new avenues in the therapeutic strategy of this poor prognosis disease.La radiotherapie a ete pendant de nombreuses annees le traitement de choix des cancers du poumon non a petites cellules localement avances. Actuellement, plusieurs essais randomises et une meta-analyse recente ont montre une amelioration des resultats grace a l'association chimiotherapie/radiotherapie. Les mecanismes biologiques invoques pour expliquer la superiorite de cette association sont nombreux et encore incompletement explores. Ils sont detailles dans cette revue et appliques au cas particulier du cancer du poumon. Il n'est pas encore possible de definir le meilleur schema d'association chimiotherapie/radiotherapie pour traiter un cancer du poumon, meme si l'association concomitante apparait tres prometteuse, au prix d'une toxicite qui est et restera le facteur limitant. La poursuite des travaux fondamentaux actuellement engages, associee a la publication des essais en cours, permettra de franchir une nouvelle etape dans le traitement de cette maladie dont le pronostic reste sombre.