利用患者电子计算机断层扫描（computed tomography; CT）图像重建三维的解剖结构，选择不同的入射方向，采用多叶光栅或铅挡形成与病变（靶区）形状一致的多个照射野，使得高剂量区剂量分布的形状在三维方向上与病变（靶区）的形状一致，同时使得病灶周围正常组织的受照剂量降低的放射治疗技术。
1959年，日本的高桥（Takahashi）医师提出了适形放射治疗的概念。高桥医师及其同事设计了一套机械控制系统，用它来控制多叶准直器，在围绕患者旋转照射时射野形状与靶区的形状一致。三维适形放疗的临床研究，也始于1959年。研究表明，三维适形放疗使高剂量分布区与靶区三维形状的适合度较常规放射治疗大有提高；进一步减少了周围正常组织和器官卷入射野的范围，这已在鼻咽癌、前列腺癌、非小细胞肺癌等三维适形放疗与常规治疗的研究比较中得以证实。靶区剂量分布的改善和周围正常组织受照范围的减少，可进一步提高靶区处方剂量和减低周围正常组织并发症，并且在上述肿瘤的临床增量计划研究中得以证实。采用三维放射治疗技术，使肿瘤靶区照射剂量得到提高，从而提高肿瘤局部控制率和（或）减少肿瘤远地转移率，提高了患者生存率。