Este estudo objetivou analisar as alterações químicas da dentina radicular submetida à radiação ionizante e se isso afeta sua interação com cimentos resinosos. Quarenta pré-molares foram divididos aleatoriamente em dois grupos (n=20): não irradiado e irradiado e, posteriormente, subdivididos de acordo com o tipo de cimento resinoso (n=10): convencional e autoadesivo. Após cimentação de pinos de fibra de vidro, as raízes foram seccionadas e analisadas por espectroscopia infravermelha transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman e microscopia confocal. Dados do FTIR foram analisados por ANOVA one-way com medidas repetidas (terço), seguido de Tukey (α=0,05). Dados Raman foram submetidos à ANOVA two-way e as imagens da microscopia analisadas qualitativamente. FTIR revelou alterações principalmente no terço cervical do grupo irradiado para fosfato, carbonato e amida III (p=0,015; p=0,002; p=0,038, respectivamente). Nas razões mineral/matriz e amida I/ CH2, houve diferença significativa apenas para terço (p<0,001; p=0,007, respectivamente). Na razão carbonato/mineral, ANOVA mostrou diferença significativa apenas para irradiação (p=0,001). Espectroscopia Raman não mostrou diferença significativa entre os grupos (irradiação p=0,818; cimento p=0,381 e interação p=0,273). A microscopia confocal mostrou menor interação dos cimentos com a dentina irradiada. A radiação ionizante foi capaz de alterar as moléculas da dentina radicular, principalmente no terço cervical, o que resultou numa menor interação com os cimentos resinosos