伽马刀应用放射学原理对肿瘤进行缩小或切除。可以像手术刀一样一次性摧毁病灶，达到无创伤、无出血、迅速、安全、可靠的疗效。其次数是根据器官的耐受剂量及病人本身情况来定的。但是如果使用集中的话会引起严重的放射损伤，甚至影响身体其他正常器官的功能。伽玛刀对脑转移瘤病灶有根治作用，没有预防肿瘤再次转移的作用。
伽马刀疗效产生缓慢，除了极个别病种病例疗效产生相对较快（转移瘤、三叉神经痛、癫痫）外，其余大都比较缓慢。做完伽马刀治疗后患者需要在未来的二三年时间内定期复查，了解肿瘤的变化情况。
伽马刀在肿瘤类型、肿瘤大小上有许多限制，一般对于3cm下的肿瘤，高度规则的，容积较小的肿瘤治疗效果比较好。
伽马刀治疗会引起患者恶心呕吐、白细胞低、皮肤溃疡、神经损伤、掉发等副作用。
而且由于射线束从各个方向穿越正常组织，靶点以外的正常组织仅受到均匀、微弱剂量照射，因而正常组织得以保护。从治疗效果上看，伽玛刀对脑转移瘤病灶治疗效果显著，病灶控制率达90%以上，比较适合肺癌并发脑转移的患者。随着体部伽玛刀的推广使用，脑部肿瘤以外的病灶，在一定情况下也可选择伽玛刀治疗，但需听从医生的建议。
