伽玛刀是一种特殊方式的放射治疗，属于精确放疗的特殊情况。射线以窄束的方式从多个角度、不同方向聚向治疗的靶区。多个射束都在一点上交汇，形成一种焦点治疗。这样可以使焦点局部剂量很高，而焦点周围剂量不高，有利于保护病灶周围的正常组织。伽玛刀的射束是由圆形的限束器将射野大小限制在3cm以内。因此，它只适用于圆形的不超过3cm的病灶的治疗。异形的病灶，直径超过3cm的，就不适合了。而恶性肿瘤多数都是不规则生长的，很少有球形的病灶。所以，大多数恶性肿瘤不适合选用伽玛刀做放疗。
伽玛刀适合用于很多的良性疾病，比如：功能性神经疾病，包括顽固性疼痛、帕金森氏病、癫痫、原发性三叉神经痛等。脑血管疾病：颅内动静脉畸形、颅内动静脉瘤，海绵状血管瘤等。良性肿瘤：如听神经瘤、脑膜瘤、垂体腺瘤、松果体区肿瘤、颅咽管瘤等。
伽玛刀用于恶性肿瘤治疗的有：较小的类似圆球形病灶。有些恶性肿瘤经过放射治疗后，需要对近似圆形的残留病灶补量的，可以将伽玛刀作为缩野补量的工具。比如鼻咽癌、部分颅内恶性肿瘤放疗后或手术后等。对于其他恶性肿瘤大多不适用。因为肿瘤形状怪异，更适合使用适形放疗技术。
