El presente trabajo de revisión recopila y evidencia los principales resultados de nuestros trabajos anteriores sobre la optimización de los protocolos de radioterapia fraccionada. El problema bajo investigación se presenta aquí en un marco unitario como una aplicación de programación no lineal que tiene como objetivo determinar los esquemas óptimos de fraccionamiento de dosis comúnmente utilizados en la radioterapia con haz externo. Las respuestas de radiación de los tumores y los tejidos normales se describen mediante el modelo cuadrático lineal. Formulamos un problema de optimización no lineal y no convexo que incluye dos restricciones cuadráticas para limitar los daños colaterales en los tejidos normales y restricciones lineales en los tamaños de las dosis fraccionadas. El problema general se descompone en dos subproblemas: (1) determinación analítica de los tamaños óptimos de dosis fraccionadas como función de los parámetros del modelo para longitudes de tratamiento fijadas arbitrariamente; y (2) determinación numérica del número óptimo de fracciones y del tiempo óptimo de tratamiento, en diferentes configuraciones de parámetros. Después de establecer la acotación del número óptimo de fracciones, investigamos mediante simulación numérica el comportamiento de la solución óptima para rangos de parámetros experimentalmente significativos, reconociendo el papel crucial de algunos parámetros, como la relación de radiosensibilidad, en la determinación de la optimalidad de tratamientos hipo- o equi-fraccionados. Nuestros resultados coinciden con hallazgos de la literatura teórica y clínica.