The present invention is directed to methods for the treatment of cancer with a combination of radiation, cerium oxide nanoparticles and at least one chemotherapeutic agent. Cerium oxide nanoparticles (CONPs) are nanometer-sized crystals of cerium oxide, typically ranging between about one nanometer to about 20 nanometers in longest dimension. The present methods use cerium oxide nanoparticles to enhance radiation-induced and chemotherapy-induced cancer cell death and also reduce the toxicity associated with radiation therapy and chemotherapyLa présente invention concerne des procédés pour le traitement du cancer associant un rayonnement, des nanoparticules d'oxyde de cérium et au moins un agent chimiothérapeutique. Des nanoparticules d'oxyde de cérium (CONP) sont des cristaux de taille nanométrique d'oxyde de cérium, allant généralement d'environ un nanomètre à environ 20 nanomètres dans la dimension la plus longue. Les procédés de la présente invention utilisent des nanoparticules d'oxyde de cérium pour renforcer la mort des cellules cancéreuses induite par rayonnement et induite par chimiothérapie, et réduire également la toxicité associée aux radiothérapies et aux chimiothérapies.