伽玛刀是立体定向放射外科的主要治疗手段，根据立体几何定向原理，选择性地将颅内的正常组织或病变组织确定为靶点，使用钴60产生的伽马射线一次性进行大量的焦点照射，使得局部性坏死。放射线分布在目标区域的特殊性，周围的组织几乎不受影响，该目标区域的坏死边缘好像是用刀切开的，因此被称为“伽玛刀”。
伽玛刀的治疗原理类似于放大镜的调焦过程，把放大镜放在阳光下，放大镜下面就会有耀眼的光点，即焦点。在焦点以外的地方，温度一般，但焦点有高热，足以点燃一些物体。当然，为了在人体内对焦，不可能使用太阳光线，必须采用像伽马射线那样具有透射力的高能射线。同时伽马射线的焦点也不像放大镜的焦点那么简单，必须综合利用核物理、计算机、生物放射、机电等一系列现代技术来实现。
伽玛刀的主要治疗过程是制定立体定位架固定在患者头部进行影像学扫描(CT或MRI)治疗计划，取下实施确定处方量的治疗的立体定位架，所有的过程大约需要2到4h。
伽玛刀治疗肿瘤的优势有治疗简便，时间短，安全，患者无脱发，无严重副作用，术后不输血、用药，不受饮食和活动限制，治疗全过程由计算机控制，可靠精 确，正常组织无损伤。
无明显手术禁忌症，高血压病、身体状况及心脏病、治疗过程不受年龄、糖尿病和肺炎等并发症的影响，无手术禁忌症，特别适合手术或麻醉耐受者，对多发转移灶可一次治疗。不需要麻醉，不需要特别的术前准备、用药、无创伤、出血，手术在觉醒、无痛的情况下进行。
伽玛刀对脑转移瘤病灶疗效显着，已作为与手术、放、化疗相结合的综合治疗手段，在颅脑肿瘤的治疗中占有重要地位，但伽玛刀没有预防肿瘤再转移的作用，但可以明显延缓整体病情的进展，延长患者的生命周期，提高患者的生活质量。
