Postęp technologii protonowej jako opcji leczenia raka rozpoczął się w latach 1940. XX wieku. Pomysł wykorzystania protonów w leczeniu medycznym został po raz pierwszy zasugerowany w 1946 roku przez fizyka Roberta R. Wilsona, Ph.D. Pierwsze próby wykorzystania promieniowania protonowego do leczenia pacjentów rozpoczęły się w latach 1950. XX wieku w ośrodkach badawczych fizyki jądrowej, ale zastosowania były ograniczone do kilku obszarów ciała. Pod koniec lat 1970. XX wieku postęp w obrazowaniu w połączeniu z rozwojem zaawansowanych komputerów oraz ulepszoną technologią akceleratorów i dostarczania leczenia uczyniły terapię protonową bardziej opłacalną w rutynowych zastosowaniach medycznych, takich jak leczenie raka.
Dopiero w ostatnich latach stało się możliwe rozwijanie urządzeń do terapii wiązką protonów we współpracy z uznanymi ośrodkami medycznymi. Początkowo urządzenia do terapii protonowej były projektowane tak, aby wąska wiązka protonów, która wychodziła z dyszy, była następnie poszerzana (rozpraszana) i kształtowana tak, aby odpowiadała kształtowi guza, za pomocą specjalnie wykonanych akcesoriów (kolimatorów i kompensatorów), które musiały być montowane na dyszy. Nazywano to bierną rozproszoną terapią protonową (PSPT). Wcześniejsze urządzenia miały również tylko promienie rentgenowskie umieszczone prostopadle do siebie, aby zapewnić obrazowanie, więc można było naprawdę zweryfikować tylko anatomię kostną.
Ponadto większość starszych maszyn była nieruchoma, a pacjenta trzeba było obracać lub ustawiać inaczej, aby wiązka mogła być skierowana na guz pod różnymi kątami. Jednak teraz ustąpiło to miejsca terapii protonowej Pencil Beam Scanning (PBSPT), która jest o wiele bardziej wszechstronna i pozwala uniknąć uciążliwych i pracochłonnych akcesoriów wymaganych do przeprowadzania zabiegów. Ponadto wykorzystanie pokładowego obrazowania i obrotowych portali sprawiło, że dostarczanie terapii protonowej stało się o wiele bardziej usprawnione i wygodne dla pacjenta i terapeuty. To z kolei sprawiło, że terapia protonowa stała się dostępna dla wielu osób na całym świecie.