Los cánceres rectales localmente avanzados se tratan con quimiorradioterapia antes de la cirugía para provocar la reducción y el estadio del tumor, lo que permite que la cirugía extirpe todo el tumor y reduzca el riesgo de recaída local. Aproximadamente el 20% de los cánceres rectales desaparecen por completo después de la quimiorradioterapia, lo que permite a los pacientes participar en un programa de vigilancia estrecha y potencialmente evitar la cirugía. Por el contrario, entre el 20% y el 38% de los pacientes pueden experimentar una respuesta residual o el crecimiento del cáncer durante la quimiorradioterapia, lo que indica que no hay ventaja en posponer la cirugía. Si se pudiera desarrollar un método para diferenciar estos tumores desde el principio, representaría un avance significativo en la estrategia de tratamiento para el cáncer rectal, permitiendo un enfoque terapéutico más personalizado. Esta revisión tuvo como objetivo identificar posibles biomarcadores moleculares que puedan predecir la respuesta tumoral a la quimiorradioterapia en el cáncer rectal localmente avanzado. Algunos biomarcadores moleculares involucrados en la génesis y progresión del cáncer rectal muestran potencial para diferenciar a los buenos de los malos respondedores a la quimiorradioterapia. La efectividad de la quimiorradioterapia para el cáncer rectal se evalúa a través del grado de reducción del tumor observado en las resonancias magnéticas y durante el examen histopatológico de las resecciones quirúrgicas. En el futuro, la biopsia líquida puede desempeñar un papel significativo en esta evaluación.