立体定向伽玛刀治疗在脑膜瘤的治疗中具有相当重要的地位。伽玛刀治疗脑膜瘤的理由下列因素决定了伽玛刀适用于脑膜瘤的治疗。
1、脑膜瘤大多生物学行为良性。有包膜，边界清晰，一般不浸润性地生长进入周围正常脑组织。CT或MR的增强影像可以清楚地显现小的脑膜瘤，且影像改变有一定的特异性，尤其是未行手术切除的脑膜瘤。伽玛刀治疗时通过准确地辨别瘤体界限，剂量计划可以完整覆盖肿瘤组织。而且，肿瘤附着的硬脑膜、蛛网膜和供应血管等也均可包括在治疗范围内。
2、脑膜瘤生长缓慢。脑膜瘤一般血供丰富，较高的放射剂量照射后产生迟发性血管闭塞，造成脑膜瘤内缺血、坏死。按照放射生物学分类，脑膜瘤作为良性脑瘤，属晚反应组织，而其周围脑组织也属晚反应组织。因此，放射生物学效应所致的瘤细胞损伤和脑膜瘤供应血管闭塞等作用将得以充分表现。
3、放射外科虽然与外放射治疗一样，均使用放射线治疗，但因伽玛刀为局部聚焦照射，治疗后出现继发其他脑肿瘤的机会较外放疗少。此外，鞍区脑膜瘤伽玛刀治疗后出现继发性垂体功能减退的机率也较外放疗低。
4、尽管放射外科属高剂量辐射，但因瘤周正常结构的受照剂量随距离的增大呈梯度锐减，伽玛刀治疗后肿瘤邻近的颅神经功能麻痹发生率仍较低，提示放射外科治疗在保护颅神经功能方面的安全性。
5、伽玛刀的治疗时间较普通放疗大大缩短，且避免了手术麻醉、出血或感染等的风险，患者容易接受。
