重粒子とは電子より重い粒子の総称で、実用化されている粒子線治療には、水素の原子核ビームである陽子線治療とそれより重い炭素イオン線を使う治療があります。重い粒子をシンクロトロンやサイクロトロンとよばれる加速器で光速の70％近くまで加速し、がん細胞にダメージを与えるハイテク治療です。

一般の放射線治療であるエックス線やγ（ガンマ）線などは体の表面近くでエネルギーが最大となり、からだの深いところに入るにしたがって徐々に小さくなります。これでは、体の奥にあるがん細胞にダメージを与える前に正常な細胞にダメージを大きく与えてしまいます。陽子線治療や重粒子線治療では、この欠点を補うためがん細胞の部分でエネルギーを最大にし、他の正常細胞にあまり影響を与えないような工夫やがん細胞の形状にあわせてビームを当てることで正常細胞にダメージを与えないような工夫がなされています。 また、治療中は痛みがなく、傷跡も残らない、副作用が少ないという長所を持ち、治療後の社会復帰が早く、高齢者にも適用できるメリットがあります。
治療費については、先進医療として認められている施設で治療を受ける場合、先進医療（技術料）の自己負担分が300万円前後かかります。入院等その他の保険診療分については先進医療の自己負担に加えて別途負担が発生しますが、その大部分は入院費です。病状により4週間から8週間程度の治療期間を要します。入院1日あたりの総費用として2万円弱かかると考えて自己負担分の計算（3割負担の場合、6千円／日）をしておくとよいでしょう。

現在（平成21年1月15日現在）、日本で重粒子線治療が行われているのは以下の7施設です。

炭素イオン線治療施設
• 独立行政法人放射線医学総合研究所重粒子線医科学センター（千葉県千葉市）
• 兵庫県立粒子線医療センター（兵庫県たつの市）：同センターは陽子線治療も可能。

陽子線治療施設
• 筑波大学陽子線医学利用研究センター（茨城県つくば市）
• 国立がんセンター東病院（千葉県柏市）
• 静岡県立静岡がんセンター（静岡県静岡市）
• 若狭湾エネルギー研究センター（福井県敦賀市）
• 南東北がん陽子線治療センター（福島県郡山市）