经过电脑断层和磁振造影等现代影像技术辅助可以精确地定位于颅内某一部位，是神经外科最尖端、先进的立体定位放射手术医疗设备。
伽玛刀的定位极为准确，误差常小于0.5毫米;每条伽玛射线剂量梯度极大，对组织几乎没有损伤，但201条射线从不同位置聚集在一起可致死性地摧毁靶点组织。
因为伽玛刀具有无创伤、不需全麻、不开颅、不出血和无颅内感染等特点，手术时间只需约半天时间，免去病人恐惧开刀的痛苦。
传统的放射性疗法会把脑部的正常细胞也杀死，而伽玛刀则可以只针对癌细胞做放射治疗，减少破坏其他正常脑细胞。尽管伽玛刀有许多优势，但它能治疗的肿瘤体积有限，不适用于超过3至4厘米的肿瘤，否则可能会导致视神经受损。
对于位于深部和重要功能区的肿瘤，常规外科手术难以切除或创伤较大、并发症较多的患者以及高龄、或有系统性疾病不能耐受外科手术的患者，临床上可实施伽玛刀治疗，来达到控制肿瘤生长提高患者生活质量的目的。
在各种病例中，脑膜瘤最适合以伽玛刀治疗，因为任何位置都可进行治疗;若日后再生，也可重复进行伽玛刀手术。
现今，伽玛刀的治疗功能已扩大范围至功能性障碍、疼痛综合症、运动障碍或癫痫症及神经综合症等等。
