伽玛刀适用于脑肿瘤，包括颅内转移瘤、听神经瘤、脑膜瘤、垂体瘤、三叉神经瘤、颅咽管瘤、畸形瘤、脊索瘤等，肿瘤直径不足3cm最有效。肺、肝、胰脏、肾、肾上腺、腹膜后、纵隔、骶骨前等部位肿瘤，肿瘤直径优选3~8cm。
伽玛刀不适用于体质极弱，即肿瘤恶性者、大量胸腹水者，不适用于严重抵抗塞性呼吸困难不能平卧者；消化道和脊髓及邻近地区肿瘤、体表部位肿瘤不适宜伽玛刀治疗；食管癌、胃癌、贲门癌、结肠癌等消化道肿瘤不适宜伽玛刀治疗。
优点是伽玛刀治疗简便，放射线照射肿瘤组织机制，破坏其DNA组织，使其丧失活性，最终消灭。一次治疗时间为数分钟至数十分钟，具有不做手术、无创伤等优点。因此，患者不会脱发，无严重副作用，术后无输血、用药，不受饮食和活动限制。一般情况下，患者治疗结束后不需要住院。对于不能手术、不喜欢手术、手术后复发的患者来说，是非常好的选择。
缺点是伽玛刀疗效较慢，除极个别病种疗效相对较快(转移瘤、三叉神经痛、癫痫)外，其佘大较慢。伽玛刀治疗结束后，患者需要在未来2、3年内定期检查，了解肿瘤的变化情况。伽玛刀对肿瘤类型、肿瘤大小有很多限制，一般对3cm以下的肿瘤，高度规则、容积小的肿瘤治疗效果好。伽玛刀治疗可引起患者恶心呕吐、白细胞低、皮肤溃疡、神经损伤、转移等副作用。
