Zaletą terapii protonowej w przypadku raka jest to, że jest ona dokładniejsza niż alternatywne metody leczenia i ma mniejsze prawdopodobieństwo uszkodzenia otaczających tkanek. Terapia protonowa może być również precyzyjnie ukierunkowana na dokładną głębokość guza, minimalizując uszkodzenia innych części ciała. Leczenie może jednak powodować takie same skutki uboczne jak inne formy radioterapii, a także jest kosztowne.
Jedną z głównych zalet terapii protonowej jest to, że ma mniejszą szansę wywołania poważnych skutków ubocznych niż inne formy terapii. Dzieje się tak, ponieważ protony są większe i cięższe niż cząstki stosowane w innych rodzajach radioterapii. Większa masa oznacza, że protony nie rozpraszają się tak bardzo w innych częściach ciała, zmniejszając dodatkowe uszkodzenia otaczającej tkanki.
Łatwiej jest też nakierować protony na tkankę o określonej głębokości. Jeśli używane są inne rodzaje promieniowania, takie jak promieniowanie rentgenowskie, trudno jest zatrzymać promieniowanie na dokładnej głębokości nowotworu. Oznacza to, że promieniowanie jest kontynuowane i może wpływać na inne części ciała. Z drugiej strony energię protonów można regulować, aby większość z nich nie mogła penetrować dalej niż jest to wymagane.
Uważa się, że terapia protonowa raka powoduje mniej skutków ubocznych niż inne formy radioterapii. Mimo to nadal istnieje wiele skutków ubocznych, które mogą wystąpić podczas jego stosowania, chociaż są one zależne od miejsca zastosowania leczenia i wymaganej dawki. Skutki uboczne, które pojawiają się wkrótce po zabiegu – takie jak ból gardła, obrzęk lub niepłodność w zależności od miejsca terapii – określane są jako ostre. Późne skutki uboczne — takie jak zmniejszenie elastyczności skóry, choroby serca, a w rzadkich przypadkach nawet wtórne nowotwory — często pojawiają się po latach, a nie tygodniach. Wielu pacjentów, którzy wymagają terapii protonowej małymi dawkami z powodu raka, w ogóle nie odczuwa żadnych skutków ubocznych.
Główną wadą terapii protonowej w przypadku raka jest to, że jest droga. Może to nie być problemem dla pacjenta objętego ubezpieczeniem medycznym, ale czasami może powodować problemy z firmą ubezpieczeniową. Szacuje się, że terapia protonowa może kosztować nawet trzy razy więcej niż tradycyjna radioterapia raka, chociaż czynione są starania, aby opracować bardziej opłacalną alternatywę, która nadal może być równie skuteczna w leczeniu choroby.