对于眼癌的患者，质子刀治疗可以在避免眼球摘除手术的前提下达到相同的治疗效果。对于眼睛这一重要器官，治疗时尤其要注意并且要尽最 大努力进行保护，质子刀治疗有绝 对的优势。
大量的临床数据显示，脊索瘤和软骨肉瘤通过质子治疗可以取得良好的局部控制率，并有效避免手术后不断复发的难题。鼻咽癌复发因为传统放疗的剂量已经到了极限，使用质子刀放疗可以取得良好效果。
原发性的体积较大肝癌或结直肠癌多发肝转移，大部分失去了手术的治疗机会，肝部对传统放疗也不能耐受，而选择质子刀放疗可以有效杀灭肝部病灶，有效延长生存期。
中央型肺癌失去手术机会的情况下，选择质子刀放疗也能取得良好治疗效果，其他类型肺癌在少于三个病灶也可以用质子刀治疗。
前列腺癌尤为适合质子刀治疗，一是前列腺癌的质子重离子治疗临床数据显示效果很好；二是前列腺癌老年人居多，已经无法耐受手术及传统放疗的副作用。
儿童实体肿瘤，主要是颅内肿瘤及肉瘤类，如髓母细胞瘤、脊索瘤，因为考虑到儿童的长期生存，质子和重离子减少额外伤害的特性会大幅减少二次原发癌的发生风险等。
此前因为无法固定的弊端，乳腺癌是无法选择质子刀治疗的，但由于技术改进，现在已经可以使用质子治疗乳腺癌，并且取得了良好的效果。卵巢癌、胰腺癌等都可以选择质子刀治疗。
