การวางแผนการรักษาด้วยเทคนิค 3 มิติ เป็นการวางแผนการรักษาจากภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ ซึ่งข้อมูลภาพที่ได้จะเหมือนภาพตัดขวางของตัวผู้ป่วยคล้ายแตงกวาหั่นเป็นชิ้นๆ ทำให้สามารถเห็นรายละเอียดอวัยวะ และก้อนมะเร็งที่อยู่ภายในตัวผู้ป่วยได้ชัดเจนกว่าภาพที่ได้แบบ 2 มิติ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการเลือกทิศทางการเข้าของลำรังสี โดยให้หลีกเลี่ยงทิศทางการเข้าของลำรังสีที่ผ่านอวัยวะปกติที่สำคัญและอยู่ใกล้เคียงกับก้อนมะเร็ง

ความเข้มของลำรังรังสีในแต่ละทิศทางที่ก้อนมะเร็งได้รับมีความเข้มสม่ำเสมอตลอดแนวตามรูปร่างของลำรังสี แต่ขนาดและรูปร่างของลำรังสีในแต่ละทิศทางไม่จำเป็นต้องเหมือนกัน สามารถปรับรูปร่างให้ครอบคลุมเฉพาะก้อนมะเร็งในแต่ละทิศทางด้วยเครื่องกำบังลำรังสีแบบซี่เช่นเดียวกัน เมื่อรวมปริมาณรังสีในทุกทิศทางจะทำให้ปริมาณรังสีครอบคลุมอยู่เฉพาะที่ก้อนมะเร็งเท่านั้น ในขณะที่อวัยวะปกติที่อยู่ข้างเคียงได้รับปริมาณรังสีที่น้อย