多年前医师们就知道如何使用这些有能量的放射线来透视身体，以诊断疾病，大部份的人可能已经有看过胸部、牙齿、骨头的X光照片。高能量（诊断用X光的好几倍以上的能量）的放射线则可用来治疗癌症或其他良性肿瘤。

用来治疗癌症的放射线是来自于特殊的机器(例如：直线加速器产生X-射线、计算机刀产生X-射线、质子治疗设备产生质子射线)或具有放射线的物质(例如：钴60)，放射治疗装置会产生足够量的放射线照射于肿瘤。

放射治疗能够「杀死肿瘤」的原理，是利用肿瘤对放射线伤害的修复能力较差，而正常组织的修复能力较好的放射生物现象，治疗时为了避免治疗期间有太强烈的急性反应和晚期副作用的产生，所以临床上都需使用分次治疗方式，以达到肿瘤治疗的目的而又能尽量避免对正常组织造成伤害。通常依病情和肿瘤种类不同约需治疗1周到2个月之久；每周治疗5次，每次数分钟至数十分钟，也会依照治疗技术而有治疗天数上的差别。对许多癌症病人来说，放射线是重要的治疗方法之一，因为这些病人经过放射治疗或结合其他治疗后，才能使癌症得以治愈。

放射治疗也有风险，前面已提及用来破坏癌细胞的高能量X射线也会伤害到邻近正常的细胞，所以会有所谓的副作用发生(例如：放射线伤害到口咽时可能会吞咽困难)，通常医师在决定做放射治疗之前，会先审慎的评估。

由于询问者众，且并非所有患者都适合质子治疗，为避免造成病情延误及对质子治疗建立合理认知期待，应了解任何医疗都有其局限性，质子治疗是放射治疗的一种，但它不能取代化疗、标靶治疗或大部份的手术治疗。它适用于全身不同部位肿瘤的放射治疗；目前X光放射治疗可以做的疾病，质子治疗都可以执行。

但是质子治疗也有其限制，如病患已经有弥漫性疾病或已经多处远程转移，使用再好的局部治疗对病患的整体帮助并不明显，因此不建议此类病患采用质子治疗。

放射治疗(包含质子治疗)经常与手术并用以彻底治疗癌症，例如在手术之前使用放射治疗来缩小肿瘤的范围，使得癌症组织容易切除；放射治疗也用在手术后以防止残留的癌细胞复发; 放射治疗也可以作为主要的局部治疗方式，没有手术，来达到肿瘤控制及器官保存的双重目的。就放射治疗而言，目前很普遍使用的是光子放射治疗(利用直线加速器所产生的高能X-射线来治疗肿瘤)，而质子治疗是放射治疗的新治疗趋势，能更进一步减少副作用，甚至有机会提高肿瘤控制力。