光子刀和质子刀虽然称之为刀，但实际上并不是人们日常所见到的刀。那么什么是光子刀？光子刀和质子刀又有何区别呢？
光子刀治疗与手术治疗不是一个概念，手术治疗肿瘤是将肿瘤切除取出体外，使之不再对人体产生危害。而光子刀是使肿瘤组织直接在体内死亡，而达到治疗目的。因而，光子刀与手术相比又具有根大的优越性。手术治疗需要开刀，要流血，痛苦大，有风险。而光子刀则不需要开刀，不流血，无痛苦，无风险。
光子刀治疗的目的是使肿瘤组织直接在体内死亡，死亡之后的肿瘤细胞可通过人体的免疫系统吞噬、消化——逐渐变小或消失——即使因为免疫系统的原因肿瘤体积不变，只要肿瘤不生长，不再对正常的人体产生危害，这也是一种良好的效果——光子刀使肿瘤在人体内死亡不再产生危害，与手术切除拿出体外的目的是一样的，因而可代替手术，另外光子刀治疗后无感染等手术并发病。
在医学肿瘤放射治疗上所使用的质子刀，大都采用由碳原子之原子核所制成的重粒子质子加速器，原因是其所携带的能量较大，治疗效果较显著。在实际治疗时，将质子刀以三度空间对位瞄准患者之肿瘤位置，透过携带能量之质子在特定深度会释放大部分能量的布拉格尖峰现象，将大量能量释放于肿瘤中（癌症病灶区），以达到破坏肿瘤中之癌细胞而不破坏肿瘤外其他正常细胞，乃至最后消除肿瘤之目的。比起传统的X光放射性治疗或伽马刀、光子刀等治疗，质子刀治疗对病灶区周边正常细胞的伤害小很多，相对地副作用也较少。
