伽馬刀可以治療各種類型的顱腦腫瘤，包括良性腫瘤、惡性腫瘤，原發性腫瘤和繼發性腫瘤。具體來說良性腫瘤包括腦膜瘤、聽神經瘤、腦垂體瘤；惡性腫瘤里最常見的腦轉移瘤、淋巴瘤、生殖細胞瘤。 有一些比較局限的膠質細胞瘤或者通過手術放療以后復發膠質瘤，包括脊索瘤，也包括一定數量的眼眶腫瘤。眼眶腫瘤也包括良性和惡性的腫瘤。 還有一部分疾病是血管性疾病，血管性疾病總的來說包括動靜脈畸形、海綿狀血管瘤、動靜脈瘺、眼眶局部的靜脈曲張、眼眶的靜脈性血管瘤。還有一大類屬于功能性疾病，功能性疾病最主要的就是三叉神經痛、癲癇還包括強迫癥、帕金森病。