利用硼-10與中子發生作用，放出輻射線以殺死腫瘤細胞的同時，卻又不嚴重影響正常組織細胞，是BNCT的基本精神所在。 BNCT的治療過程可分成兩部分： 首先是在腫瘤部位聚集穩定的同位素硼-10，再利用熱中子（Thermal Neutron，通常是指能量在1 eV以下的中子）照射腫瘤部位。 由於熱中子與硼-10之間的捕捉機率，遠大於熱中子與細胞主要組成（碳、氫、氧、氮）之間的捕捉機率。 因此，大部分照射在腫瘤部位的熱中子皆與硼-10發生反應，並迅速放出高能量的鋰-7及α粒子（捕捉反應如如圖1所示）。 由於鋰-7及α粒子在組織細胞中的最大移動距離分別只有4 μm和9 μm，此一距離與一個細胞的大小相當，因此，若能控制中子與硼-10的反應發生在腫瘤細胞內，則腫瘤細胞將被硼中子反應所產生的高能量粒子摧毀，距離較遠的正常組織細胞所受到的傷害則相對較小。 這種利用含硼藥物累積於腫瘤細胞，再利用中子引發放射反應的治療方法，正是結合標靶治療與放射治療的優點，達到所謂不傷及無辜的治療目的。 綜合上述可以瞭解： BNCT治療的成敗主要定於(1)腫瘤細胞的硼-10含量是否相對高於正常組織細胞、以及(2)是否有足夠數量且能量適合的中子抵達腫瘤所在位置。