Die Weiterentwicklung der Protonentechnologie als Behandlungsoption für Krebs begann in den 1940er Jahren. Die Idee, Protonen in der medizinischen Behandlung einzusetzen, wurde erstmals 1946 vom Physiker Robert R. Wilson, Ph.D., vorgeschlagen. Die ersten Versuche, Patienten mit Protonenstrahlung zu behandeln, begannen in den 1950er Jahren in Forschungseinrichtungen für Kernphysik, die Anwendung war jedoch auf einige wenige Bereiche des Körpers beschränkt. In den späten 1970er Jahren machten Fortschritte bei der Bildgebung in Verbindung mit der Entwicklung hochentwickelter Computer und verbesserter Beschleuniger- und Behandlungstechnologie die Protonentherapie für routinemäßige medizinische Anwendungen wie die Krebsbehandlung praktikabler.
Erst in den letzten Jahren ist es möglich geworden, gemeinsam mit etablierten medizinischen Zentren Protonenstrahlanlagen zu entwickeln. Ursprünglich wurden Protonentherapiegeräte so konzipiert, dass ein schmaler Protonenstrahl, der aus der Düse austritt, dann aufgeweitet (gestreut) und der Form des Tumors angepasst wird. Dies geschieht durch maßgeschneiderte Zubehörteile (Kollimatoren und Kompensatoren), die an der Düse montiert werden müssen. Dies wurde als passiv gestreute Protonentherapie (PSPT) bezeichnet. Frühere Geräte verfügten außerdem nur über senkrecht zueinander angeordnete Röntgenstrahlen zur Bildführung, sodass nur die Knochenanatomie wirklich überprüft werden konnte.
Darüber hinaus waren die meisten älteren Geräte fest installiert und der Patient musste gedreht oder anders positioniert werden, damit der Strahl aus verschiedenen Winkeln auf den Tumor gerichtet werden konnte. Dies wurde jedoch inzwischen durch die Pencil Beam Scanning Protonentherapie (PBSPT) ersetzt, die vielseitiger ist und auf die umständlichen und arbeitsintensiven Zubehörteile verzichtet, die für die Behandlung erforderlich sind. Darüber hinaus hat die Verwendung von integrierter Bildführung und Rotationsportalen die Durchführung der Protonentherapie für Patient und Therapeut wesentlich rationalisierter und angenehmer gemacht. Dies wiederum hat die Protonentherapie für viel mehr Menschen auf der ganzen Welt zugänglich gemacht.