Гамма-нож считается «золотым стандартом» в радиохирургии и соответственно на него распространяются все её ограничения - малые размеры патологического очага, отсроченность результата и др., и её преимущества - одномоментность (по сравнению с радиотерапией), отсутствие хирургических рисков, высокая степень конформности.
 По сравнению с радиохирургией с использованием линейных ускорителей  Гамма-нож имеет несколько большую пространственную точность (лучше 0.5 мм), меньшую равномерность дозы внутри мишени (наиболее распространено облучение 50 % изодозой, тогда как на линейных ускорителях используются изодозы 80-90 %). Кроме того, линейные ускорители (в отличие от Гамма-ножа) позволяют лечить кроме головного мозга также и патологии позвоночника (последняя модель Гамма-ножа - Perfection позволяет лечить также и верхние отделы шеи).
 Описание процедуры: В начале лечения на голове пациента под местной анестезией специальными шипами фиксируется стереотаксическая рама. Далее проводится диагностические исследования (МРТ, КТ, в случае сосудистых патологий ангиография; в редких центрах - ПЭТ), с использованием локалайзеров, одеваемых на стереотаксическую раму, и обеспечивающих привязку томографических координат к координатам рамы. На основе полученных изображений, с помощью компьютерной системы планирования облучения создаётся план лечения, который передаётся на пульт управления установкой. Планирование осуществляется путём выбора числа изоцентров, их положения, веса (относительного времени облучения в каждом изоцентре), угла наклона головы, исключаемых направлений пучков. При этом учитывается расположение и форма опухоли (или опухолей), прилежащих здоровых тканей, критических органов, а также общая дозовая нагрузка на голову пациента.    

 Пациент укладывается на кушетку, его голова фиксируется в системе позиционирования, таким образом, чтобы выбранная мишень совпадала с изоцентром аппарата. В зависимости от модели аппарата и/или конкретных особенностей пациента используется автоматическая система позиционирования или ручная. Проводится проверка положения изоцентров и их достижимости, после чего персонал покидает помещение, кушетка задвигается внутрь аппарата, где и происходит облучение. В процессе облучения с пациентом поддерживается двусторонняя аудио- и односторонняя видео-связь. Сам процесс лечения абсолютно безболезненный. Время процедуры составляет от 10 минут до нескольких часов, в зависимости от типа патологии, числа опухолей, их размера и расположения. После окончания облучения, рама снимается с головы пациента, после чего пациент может идти домой.
 Основные патологии для лечения которых используется Гамма-нож (доброкачественные и злокачественные опухоли, сосудистые патологии и функциональные нарушения): метастазы рака в головной мозг акустические шванномы (невриномы слуховых нервов) невриномы тройничного и других черепно-мозговых нервов менингиомы артериовенозные мальформации (АВМ) кавернозные ангиомы (каверномы) аденомы гипофиза невралгия тройничного нерва (тригеминальная невралгия) глиомы (от I до IV ст. злокачественности), эпендимомы, медуллобластомы пинеаломы, хордомы, краниофарингеомы, гемангиомы, прочие опухоли
 Лечение при помощи метода Гамма-нож проводится в ряде европейских стран, включая Германию (Аахен, Кельн, Мюнхен) и Швейцарию (Цюрих).