伽玛刀并非真正意义上的手术刀，而是一种融精确立体定向技术和聚焦放射治疗技术于一体的立体定向放射外科治疗系统，其原理是利用伽玛刀射线的几何聚焦，在精确的立体定位条件下，将经过科学规划的大剂量伽玛射线集中聚焦照射在预选靶区（病灶）上， 经过一次或多次照射，摧毁靶区组织的生物活性，以达到类似外科手术切除的效果。因其治疗后坏死并纤维化的病灶与正常组织分界非常明显，边缘如刀割一样锐利，人们形象称之为“伽玛刀”。
 
伽玛射线头部立体定向放射外科治疗系统(简称头部伽玛刀)，是一种融立体定向技术和放射外科技术于一体，以治疗颅脑疾病为主的大型设备，具有不开颅、损伤小的优点。该设备价格昂贵，应用技术要求高。
 
伽玛刀的治疗原理类似于放大镜的聚焦过程。把放大镜置于阳光下，放大镜下面会形成一个耀眼夺目的光斑，即焦点。 焦点以外的地方，人的感觉如常，但在焦点处却有很高的热度，足以使一些物体点燃。当然，要想在人体内聚焦， 用太阳光线是不可能，而必须采用具有穿透力的高能射线， 如伽玛射线，同时要让伽玛射线聚焦也不像放大镜聚焦那样简单，而要综合利用核物理、计算机、生物放射、机电等一系列现代技术才能实现。

伽玛刀是 20 世纪末现代高科技的产物，作为一种崭新的无创伤治疗手段，它是医学治疗史上的一个革命性突破。由于射线束从各个方向 穿越正常组织，正常组织所受的照射剂量非常分散，每单 位体积的正常组织仅受到瞬时照射，因而正常组织得以保 护，靶点以外的正常组织仅受到均匀、微弱剂量照射。只要将焦点对准病变部位，就可以像手术刀一样准确地一次 性摧毁病灶，达到无创伤、无出血、无感染、无痛苦、迅速、 安全、可靠的神奇疗效。
 
伽玛刀治疗适应症:
脑血管疾病：动静脉畸形、海绵状血管瘤。
颅内肿瘤：脑垂体瘤，听神经瘤，脑膜瘤、神经鞘瘤、生殖细胞瘤、胶质瘤、脑转移瘤、颈静脉球瘤、脊索瘤等良、恶性肿瘤。
神经功能性疾病：三叉神经痛，癫痫等。
各种原因或并发症不能开颅手术或术后复发的肿瘤。
脑功能区、手术禁区肿瘤。
 
伽玛刀治疗优势：
1、不开刀、不麻醉、不出血，无创伤，无需剃头，降低了开颅手术风险，减少了患者痛苦和心理压力。
2、治疗时间短，并发症少，不影响正常工作、生活。
3、治疗费用低。
4、一次同时治疗单个或多个病灶，正常组织无受量，故可以多次重复治疗。
5、 靠近重要组织或较大的肿瘤，可通过体积分割及剂量分割达到治疗效果。