A ação direta é o processo dominante na interação de partículas de baixa transferência linear de energia (LET).

A ação direta ocorre quando a radiação quebra moléculas da água, formando, assim, radicais livres, que podem atacar outras moléculas.

A ação indireta acontece quando a radiação interage com o DNA, podendo causar desde mutação genética até morte.

Na ação direta, o DNA pode ser ionizado ou excitado pela radiação, levando à cadeia de eventos físicos e químicos que eventualmente produzem o dano biológico.

A ação direta é causada por fótons de raios X ou de raios gama ao produzirem radiólise da água.