质子治疗是使用医用加速器产生的高能质子束，以较高的速度射入人体。质子束在进入人体后，大部分能量沉积在射程末端，形成尖锐的剂量峰，称为Bragg峰。通过调整，可以使Bragg峰在特定深度、准确覆盖整个肿瘤靶区，并将全部能量释放到癌变部位，准确杀伤肿瘤而不损伤周边的正常组织，从而达到良好的治疗效果。
质子治疗较传统放射治疗相比，在显著增加对肿瘤细胞杀灭效果的同时，还极大的减少了放射对正常组织和器官的毒副作用。质子治疗对肿瘤的局部控制率高，即使是抗拒治疗的肿瘤，也能产生较好的杀灭效应，例如软组织肿瘤、恶性黑色素瘤等。
质子治疗属于放疗的一种，能够使用放疗的患者应该都适用于质子治疗，但是效果因病种和个体有一定差异。目前使用质子治疗较多的是头颈部肿瘤，其后依次是脑肿瘤、前列腺癌、肺癌、乳腺癌、淋巴瘤、儿童肿瘤、颅底肿瘤、肝癌、宫颈癌和子宫内膜癌。
