Tomoterapi kombinerer CT-teknologi og intensitetsregulert stråleterapi (IMRT). Først gjøres en CT-undersøkelse av den rammede regionen for å klargjøre de eksakte konturene av svulsten og det omgivende friske vevet, for derved å bestemme stråledosen.
Basert på disse dataene bruker tomografi en sofistikert datamaskin til å justere intensiteten og stråleretningen. Intensiteten og retningen på strålene blir nøyaktig tilpasset svulsten. Strålene kan sendes inn i kroppen fra alle retninger (360 grader) for å maksimere stråledosen og beskytte friskt tilliggende vev.
Hver rotasjon vil behandle en skive av svulsten med nøyaktig fokusering av strålene rundt hele svulsten. Den samlede effekten er å beskytte friskt vev ved å begrense stråledosen mot dette vevet, mens svulsten mottar en høyere og potensielt mer effektiv dose.