放疗即放射治疗，是治疗癌症的重要手段，约有70%的癌症患者都需要接受放疗。质子放疗的原理是将质子加速到光速70%左右，然后迅速穿透人体，到达肿瘤所在部位，之后突然降速并停止，并释放出较大能量，从而杀死肿瘤细胞。而普通放疗则是利用α、β、γ等放射线抑制肿瘤细胞，预防病灶扩散。
质子放疗和放疗的区别在于光子射线达到肿瘤病灶时，射线经过的所有肿瘤前后的正常细胞都会受到相当严重的损伤，并且射线的力度也大大减弱，无法发挥其应有的效力。这是现行放疗的主要缺点。而质子放疗能通过调节布拉格峰的位置，使高能量区正好位于肿瘤区域，使肿瘤前后的正常组织受照射剂量减少，提高局部控制率，减少不良反应风险。
而且质子射线对组织的杀伤力会更强，光子线容易受到一些因素的影响，如果组织有坏死，或供血、供氧比较差，放射敏感性会差一些。
