La protonterapia è una forma particolare di radioterapia che utilizza, al posto dei raggi-X ad alta energia (fotoni), particelle elementari dotate di massa e carica (protoni). I protoni rilasciano la loro energia nei tessuti irradiati in maniera caratteristica: la dose è infatti depositata quasi interamente, con estrema precisione, nello spazio di pochi millimetri.
Questa proprietà li rende particolarmente adatti alla somministrazione di dosi elevate al tumore, risparmiando al contempo i tessuti sani circostanti la lesione.