質子束是帶電粒子束之一。 可以通過將質子（氫核）加速到高能來產生輻射。 當質子束照射到人體時，其物理特性是在一定深度處突然釋放能量并消失（稱為“布拉格峰”）。 在一般放射療法中使用的X射線中找不到這種物理特性。 在質子治療中，通過調節該布拉格峰的深度和寬度以匹配靶癌細胞的形狀，有可能在抑制對附近的重要器官和正常細胞的影響的同時向靶癌細胞給予足夠的劑量。
對于諸如頭頸癌，肺癌，肝癌，食道癌，胰腺癌和前列腺癌的疾病，已經報告了許多治療結果。