肿瘤的质子治疗与传统的放射治疗技术所使用的X射线和γ射线相比，传统射线进入人体后能量会逐渐衰减，而质子束到达肿瘤特定部位时，则瞬间释放最大能量，肿瘤后方剂量为零，这种特性称Bragg峰，在物质内散射小，在照射区周围只有很小的半影，减少了对周围正常组织的照射剂量，提高了肿瘤治疗的精确度;传统的放疗射线无法控制射程，而质子束可运用自动化技术人为控制其能量释放的方向、部位和射程，将Bragg峰控制在肿瘤靶区的边界上，实现“定向定点爆破”。
对于早期肿瘤的质子治疗的治愈率极高，通过国际上各个质子治疗中心专家长期随访，一致发现质子不仅提供了极高的治愈率，治疗人群随访数据与其他治疗方案比较，质子更具有降低二次肿瘤发生率的优势，这也成为质子治疗早期肿瘤最佳突出优势。
对于中晚期肿瘤治疗研究质子给予肿瘤的治疗剂量、剂量分布以及对肿瘤周围健康组织保护不仅提高了肿瘤控制率，对于健康组织的良好保护提高了患者生存时间和生活质量。对于一些伴有多处转移的患者给予质子治疗的效果对比，预后治疗效果非常理想。
