光免疫治療先從靜脈注射會與近紅外線產生化學反應的抗體（IR700），再使用近紅外線照射與癌細胞結合後的抗體，促使產生化學來破壞癌細胞。
近紅外線的波長範圍在可視光及紅外線的之間。光免疫治療是在近紅外線中，屬波長較短（700納米）、能量較高。IR700是一種名為酞菁的色素，擁有可以吸收波長700納米的近紅外線能量。透過近紅外線照射所產生的化學反應變化，IR700會與癌細胞膜中的抗原結合並使蛋白質產生變化，癌細胞膜受損後，癌細胞會在非常短的時間（大約在1～2分鐘）內被破壞。在顯微鏡觀察下，被近紅外線照射到的癌細胞就像是氣球一顆顆的破掉。
由於IR700並不會與癌細胞以外的正常細胞結合，正常細胞即使照射到了近紅外線也不會有任何影響。與抗體結合的癌細胞，僅在照射到這種特殊的近紅外線才會被破壞。也就是說與癌細胞結合後的抗體，只有在照射到近紅外線才會有所反應，是屬於一種高度選擇性破壞含有抗體癌細胞的癌症治療方法。這是目前細胞選擇性較高的癌症治療方式，係前所未有。
近紅外線與一般的電視遙控器或測試水果糖度儀器所使用的光線相同。與可視光不同的是，近紅外線雖然可以穿透進人體深處，但是完全無害。目前有20多種抗體被美國食品藥品監督管理局認可使用於癌症治療，已證實抗體毒性較低，現階段是由已認可的抗體中來選擇使用。IR700本來是屬於不溶於水的物質，所以不能打入人體內，不過藉由二氧化矽改變其性質，使其融入水中。治療所施打的IR700會在一天內隨著尿液排出，對人體不會造成任何傷害。
光免疫治療不僅是對皮膚癌這類只在人體表面的癌種有效，像是食道癌、膀胱癌、大腸癌、肝臟癌、胰臟癌、腎臟癌等，8~9成的腫瘤皆可適用於這項治療。依照腫瘤的部位，可從體外進行照射，也可以使用內視鏡進行照射。當腫瘤大小超過3cm時，使用帶有細針頭的導管插入腫瘤，將針拔出後放入光纖，便能從腫瘤內側進行近紅外線照射。
關於轉移性腫瘤使用光免疫治療時，可分成兩種方法，一種是上述所說的方法，透過光線照射與抗體結合後的癌細胞使癌細胞被破壞，這時會有各種抗原（壞掉的蛋白質）被釋放出來，由於正常細胞完全不會受到治療的影響，在附近的健康免疫細胞會將抗原情報傳遞給淋巴球，使淋巴球開始進行分裂並攻擊。此外，分裂過的淋巴球透過淋巴系統，就可以對身體其他部位帶有相同抗原的癌細胞進行攻擊。這就是轉移性腫瘤使用光免疫治療後，免疫功能活性化的主要運作方式。
另外一種方法則是去年已申請專利，在今年八月也發表了論文。此方法不是直接破壞癌細胞，而是對防止免疫細胞攻擊癌細胞的調節性T細胞進行攻擊，這種方法則是利用IR700與調節性T細胞進行結合，在照射近紅外線後使其凋亡。如此一來，就不會產生干擾免疫細胞攻擊癌細胞的情況，只要幾十分鐘的時間，便可使免疫細胞活性化並攻擊癌細胞。透過血液循環，僅需數個小時，就能對轉移性癌細胞進行攻擊。腫瘤內的免疫細胞被教育成只對癌細胞進行攻擊，所以不具有傳統免疫療法的副作用，例如過度免疫所引起的自身免疫性疾病。