Radioterapia protonowa jest obecnie jedną z najbardziej zaawansowanych i precyzyjnych technik teleradioterapii wykorzystujących promieniowanie jonizujące.  

Główną zaletą protonoterapii jest możliwość precyzyjnego dostarczenia wysokich dawek promieniowania do zmian nowotworowych przy jednoczesnym oszczędzeniu tkanek zdrowych. Jest to możliwe dzięki temu, że przyspieszone protony przekazują swą energię głównie pod koniec drogi w ciele pacjenta, w obszarze tzw. piku Bragga.  Za pikiem Bragg'a dawka bardzo szybko spada, a co za tym idzie tkanki położone głębiej niż obszar napromieniany otrzymują praktycznie zerowe dawki. Odpowiednio dobierając energie protonów, fizyk może zaplanować leczenie w taki sposób, że wysoka dawka promieniowania zostanie dostarczona jednorodnie w całym obszarze zmiany nowotworowej, przy jednoczesnym oszczędzeniu tkanek zdrowych. 

Porównanie rozkładów dawek od  wiązki fotonowej (linia czerwona)  i protonowej (niebieska).   Położenie piku Bragga dobiera się do usytuowania i wielkości obszaru leczonego.

W związku z tym dla wielu wskazań radioterapia protonowa daje większe prawdopodobieństwo wyleczenia, mniejsze ryzyko wystąpienia efektów ubocznych oraz wyższą szansę na zachowanie lepszej jakości życia.