与传统的放疗相比，质子刀治疗肺癌能减少正常肺部组织、心脏及食道接受的放射剂量，进而降低放射治疗对于肺脏、心脏及食道的伤害。改善化学治疗合并传统放射治疗的副作用如食道炎引起的吞咽异物感及火烧心与肺炎引起的咳嗽、呼吸困难易喘等症状。
质子刀治疗乳腺癌能减少心脏、肺脏及对侧乳房接受的放射剂量，进而降低对心肺功能及对侧乳房的伤害。比如降低心肌梗赛的风险，降低对侧乳房产生次发性肿瘤的几率等。
使用质子刀治疗胰腺癌可减少肝脏、肾脏及胃肠道接受的放射剂量，进而降低对其的伤害。此外，胰腺癌的治疗常需合并化学治疗，才用质子治疗让大部分的肝、肾、小肠及胃等器官于治疗时可以几乎没有放射剂量，期能明显降低病患治疗时的副作用。
质子刀治疗妇科肿瘤可减少对小肠、大肠及卵巢的伤害，比如腹泻等副作用，还能减少放射对于内分泌功能的影响。
由于儿童处于快速生长发育阶段，身体对放射剂量造成的副作用较为敏感，质子刀治疗儿童肿瘤能够大幅降低散射的中低放射剂量，避免不该被照射到的身体器官，减少对儿童生长发育的影响，对孩子的未来发展非常重要，且能降低次发性肿瘤的几率。
质子刀治疗虽然是目前尖 端的放射线治疗，但其治疗的适应症狭窄，并不是所有的肿瘤都适用质子治疗。即便是可治疗的疾病，但根据病情和患者的健康状况，医生也可能会做出不适合质子刀治疗的判断。
