Istnieją dwa główne rodzaje leczenia brachyterapii: czasowe i stałe. Leczenie tymczasowe polega na umieszczeniu materiału radioaktywnego w guzie lub w jego pobliżu na ograniczony czas przed jego usunięciem, podczas gdy leczenie stałe polega na pozostawieniu materiału radioaktywnego w organizmie i umożliwieniu naturalnego zmniejszenia poziomu radioaktywności. W ramach tych dwóch kategorii istnieje kilka możliwych wariantów, zarówno w zakresie mocy dawki, jak i umiejscowienia źródła promieniowania. Szybkość dawki może być niska, średnia lub wysoka lub może być dostarczana w postaci impulsów. Umieszczenie materiału promieniotwórczego może być śródmiąższowe, gdzie jest wprowadzane do guza, lub kontaktowe, gdzie jest umieszczane tuż obok guza.
Leczenie brachyterapią można przeprowadzić przez tymczasowe umieszczenie źródła promieniowania w organizmie lub pozostawienie źródła promieniowania na stałe w miejscu guza. Tymczasowe leczenie może odbywać się w szpitalu lub w warunkach ambulatoryjnych, a promieniowanie może być podawane w dowolnym miejscu od minut do dni; czynniki te zazwyczaj zależą od rodzaju i wielkości nowotworu oraz podawanej dawki. Podczas stałej brachyterapii małe promieniotwórcze nasiona są umieszczane w guzie lub w jego pobliżu i tam pozostawiane, gdzie ilość wydzielanego przez nie promieniowania powoli zmniejsza się w czasie, aż do prawie zera.
Różne rodzaje nowotworów zazwyczaj wymagają różnych dawek leczenia brachyterapii. Raki i mięsaki jamy ustnej są często leczone niską dawką lub LDR, podobnie jak rak prostaty, który często najlepiej leczyć trwałymi nasionami LDR. Inne nowotwory, takie jak raka płuc, piersi i szyjki macicy, lepiej nadają się do tymczasowego leczenia wysokimi dawkami lub HDR. Inną opcją jest dawka impulsowa lub PDR, w której na guz w mierzonych odstępach podawane są krótkie impulsy promieniowania.
Inną odmianą leczenia brachyterapią jest umiejscowienie źródła promieniowania w stosunku do guza. Może być umieszczony bezpośrednio w docelowej tkance, procedura znana jako brachyterapia śródmiąższowa. Ta technika jest powszechna w leczeniu guzów w takich lokalizacjach jak prostata czy pierś. Inną opcją jest brachyterapia kontaktowa, w której źródło promieniowania umieszcza się w bliskiej odległości od nowotworu. Można to osiągnąć umieszczając go w jamie ciała, naczyniu krwionośnym lub narządzie rurkowym, takim jak tchawica, lub umieszczając go na zewnątrz na skórze w pobliżu guza.