放射線の線量とそれによって生じるある生物学的効果（例えば、細胞死や突然変異の発生率）との関係を示す曲線をいう。よく知られている線量効果曲線は、培養細胞に種々の線量を照射したときの線量を横軸に、細胞の生存率を縦軸にとった生存率曲線である。この場合、線量に応じて生存率は、減少する。すなわち、細胞は、ある一定の線量で、一斉に死ぬのではなく、極く少量の放射線に対しても、死亡が有るが、一方、線量が多くても、全滅はしない。このことから、放射線の細胞に対する影響の説明として、標的理論が提唱さている。