Según las recomendaciones internacionales más recientes, los tratamientos con haces de protones se clasifican en dos grandes grupos de patologías.

En primer lugar, aquellas en las que la protonterapia cuenta con evidencia clínica consolidada, al demostrar un mayor control tumoral y una reducción significativa de la dosis administrada a los tejidos sanos en comparación con otras modalidades terapéuticas.
En segundo lugar, se incluyen patologías y casos clínicos en los que esta modalidad puede ofrecer beneficios adicionales en comparación con los tratamientos de fotones, en base a evidencias aún en desarrollo.
Grupo 1: Indicaciones estándar, basadas en evidencia clínica
- Tumores malignos y benignos del sistema nervioso central (SNC).
- Tumores de cabeza y cuello avanzados (p. Ej., T4) y/o inoperables.
- Tumores de los senos paranasales y otros senos accesorios.
- Sarcomas retroperitoneales no metastásicos.
- Casos de reirradiación donde la dosis acumulativa de la estructura crítica excedería la dosis de tolerancia.
- Carcinoma hepatocelular.
- Tumores oculares, incluidos los melanomas intraoculares.
- Tumores que se acercan o se localizan en la base del cráneo, incluidos, entre otros, cordomas y condrosarcomas.
- Tumores primarios o metastásicos de la columna vertebral en los que la tolerancia de la médula espinal puede verse excedida con el tratamiento convencional, o en aquellos casos en que la médula espinal haya sido previamente irradiada.
- Tumores sólidos primarios o benignos en niños tratados con intención curativa y tratamiento paliativo ocasional de tumores infantiles.
- Pacientes con síndromes genéticos en los que es crucial minimizar el volumen total irradiado, como pacientes con NF-1 o con retinoblastoma, entre otros.
Grupo 2: Indicaciones modelo, basadas en evidencias aún en desarrollo.
- Cáncer de cabeza y cuello no T4, operable (anteriormente todas las neoplasias malignas de cabeza y cuello).
- Cáncer de próstata no metastásico (previamente agrupado con carcinomas genitourinarios).
- Cáncer de mama, especialmente de la mama izquierda.
- Neoplasias torácicas, incluidos cánceres pulmonares y esofágicos primarios no metastásicos.
- Neoplasias abdominales, incluidos cánceres pancreáticos, biliares y suprarrenales primarios no metastásicos.
- Neoplasias pélvicas, incluidos cánceres rectal, anal, vesical y cervical no metastásicos.