Pagrindinis LSTS tikslas - siekti spindulinės terapijos, radiobiologijos, medicinos fizikos, mokslo bei mokymo, mokslo pasiekimų įdiegimo į klinikinę praktiką pažangos. Tikslas įgyvendinamas koordinuojant sąjungos narių organizacinę, informacinę, kvalifikacijos kėlimo, metodologinę ir kitokią veiklą bei pastangas, ypač skirtas šiai sričiai plėtoti integracijos į Europos Sąjungą metu.
Vykdydama savo misiją LSTS ypač aktyviai dalyvauja organizuojant Lietuvos radiologų, dirbančių onkologijos srityje, onkologų radioterapeutų bei onkologų chemoterapeutų kongresus, Baltijos šalių onkologų kongresus. Du kartus per metus aąjunga organizuoja praktinius seminarus, kuriuose nagrinėjamos įrodymais pagrįstos tam tikrų lokalizacijų piktybinių navikų diagnostikos ir gydymo metodikos.
LSTS teikia pasiūlymus Sveikatos apsaugos ministerijai pagrindiniais spindulinės terapijos tobulinimo Lietuvoje klausimais.