در پرتودرمانی کلاسیک از پرتو فوتون برای درمان استفاده می‌شود. فوتون‌ها باریکه ‌هایی از تابش الکترومغناطیسی (دقیقاً مانند نور مرئی یا امواج رادیویی اما با انرژی بسیار بیشتر) هستند.

با نفوذ فوتون در بدن بیمار، دوز ساطع شده باریکه فوتونی به تدریج کاهش می‌یابد. در نتیجه مقدار محدودی از دوز به بافت سالم و مقداری به تومور/بافت سرطانی منتقل می‌شود. باریکه به حساسیت بافت‌های سالم و مقدار پرتوگیری، ممکن است عوارض جانبی ایجاد شود. با پیشرفت‌های قابل توجه در پرتودرمانی کلاسیک در سال‌های اخیر، امکان کاهش دوز رسیده با بافت‌های سالم فراهم شده است. اما با این حال کمینه‌کردن دوز رسیده به بافت سالم مخصوصاً در ارگان‌های حیاتی و حساس بدن همیشه مد نظر پژوهشگران این حوزه بوده است.