质子加速器利用交变电场对质子进行逐步加速，并用磁场引导和聚焦粒子束。
常见类型包括回旋加速器（cyclotron）、同步加速器（synchrotron）和直线加速器（linac），以及作为注入器的射频四极杆（RFQ）与超导腔体。
回旋加速器体积相对紧凑，常用于医疗和同位素生产；同步加速器适合高能物理实验，如大型强子对撞机中对质子的加速与储存。
质子在临床放疗中的优势来自布拉格峰效应，可精确沉积能量以保护周围正常组织。
此外，质子束可用于材料改性、辐照试验与同位素制备。
挑战包括设备体积大、成本高、对屏蔽与精确束流控制的要求及运行维护复杂性。
随着超导技术、束流监测与加速结构创新的发展，质子加速器的应用正向更高能率、更小型化与更广泛的临床和工业化方向发展。