作為放射外科手術的黃金標準，伽瑪刀被廣泛應用於治療腦腫瘤及腦血管疾病。伽瑪刀為許多不能以手術治療的腦部疾病提供非入侵性技術，對長者或在醫學上不適宜接受開放式手術的患者而言，是更安全可靠的替代療法。
在部分臨床情況下，伽瑪刀均會結合開放式手術，以得出最佳治愈和臨床療效。
癌症患者繼發腦轉移腫瘤的機會率高達20%。腦轉移腫瘤可以是單發或多發，範圍可能很小或很大。此外，症狀亦可能會隱藏或引發多種神經系統問題。過去，多數病例都採用外科手術和全腦放射治療作為標準治療方法。然而，並非所有腦轉移腫瘤病症都可透過外科手術得到改善的。另外，亦不是所有患者都適合接受外科手術的。若有其他選擇，並非每個腦轉移腫瘤患者都願意接受全腦放射治療。
ICON™伽瑪刀以其非入侵性的優點，徹底改變了腦轉移腫瘤的治療方案，為患者帶來了佳音。
只需半天，就能完成治療。
可同時配合化療及標靶藥物治療，且無需停藥。
受大型病變影響的患者可選擇在開放式手術後進行腫瘤床伽瑪刀放射外科手術。若醫療情況並不適合，可選擇於6週內接受3個療程的適應伽瑪刀治療，亦可得到有成效的結果。
即使擁有10個或以上的多發性腦轉移腫瘤，亦可於半天內一次過完成治療。
與進行全腦放射治療不同，在覆診時若發現新生或復發腦轉移腫瘤，醫生可根據需要利用伽瑪刀對再次進行治療。對一些存活時間較長的患者而言，接受多次伽瑪刀治療的情況並不罕見。
在治療期間或之後，患者不會出現脫髮或與治療相關的神經認知損傷，生活素質亦不會受損。隨著現代腫瘤治療技術的發展，患有系統性疾病和腦轉移腫瘤患者的存活期比以前更長，故改善患者的生活素質是最重要的。正因為可保證這些患者的生活素質，ICON™有望成為未來的治療標準。
聽覺神經瘤或前庭神經鞘瘤是一種生長緩慢的良性腫瘤，源於內耳掌管平衡和聽覺的神經。 Koo 氏分級有助為治療作出指引：
雖然伽瑪刀對治療 Koo 氏分級 1 至4A 期的腫瘤均具出色的長期控制率 (>95%) ，對老年患者而言，若腫瘤屬偶發性且體積較小，則只需定期觀察。以現今的治療技術，患者於治療後出現面癱的機率幾乎為零，而聽力保存約為50%。但這些結果可根據個人情況而有所不同。
當治療較大的腫瘤時 (Koo 氏分級為 4B 期)，最佳的治療方法是先有計劃地以手術切除，以減輕腦幹的壓力，然後採用伽瑪刀治療清除殘餘腫瘤。這方法可保護多於90%的面部神經，而晚期復發的情況亦非常罕見。
在接受伽瑪刀治療後的數個月，聽覺神經瘤往往會發展為短暫的腫瘤壞死和腫脹，這個階段通常持續6個月，然後腫瘤才會開始收縮。注意不要將暫時性腫脹與治療失敗拉上關係。
在治療大多數生長在大腦皮層的腦膜腫瘤時，如腫瘤體較大且伴有神經症狀，最佳的方法是透過開放式手術切除。在治療皮層腦膜腫瘤時，伽瑪刀扮演的角色是在開放式手術治療後清除依附在主要靜脈、靜脈竇等位置的殘留腫瘤，亦即是手術難以切除的部份。
然而，在治療顱底腦膜瘤時，伽瑪刀則是腦外科醫生不可或缺的重要治療工具。較小程度的病變且沒有觸及腦幹或視路，單獨採用伽瑪刀治療是最佳辦法，而較大的顱底腦膜腫瘤則最好採用顯微手術結合伽瑪刀治療。手術目的並不是完全切除，因為這樣可能導致新的神經損傷、腦脊液漏及延長康復時間等問題。相反，腦外科醫生將壓迫腦幹、顳葉或視神經通路的腦膜瘤部份切除，而依附於骨、海綿竇、頸動脈等的殘餘組織則可以伽瑪刀處理。
有些腦膜腫瘤更具侵略性，亦可能出現惡性腫瘤的特質。傳統方法是對這些腫瘤進行分次放射性療。ICON™伽瑪刀的面罩式定位方式具精確度和精準的放射劑量控制，成為現今的治療選擇，且同樣適用於視神經鞘膜腦膜腫瘤、與視神經伴行的腦膜腫瘤、或是之前放射治療後復發的腦膜腫瘤。同樣適用於視神經鞘腦膜瘤、段視神經腦膜瘤、或在放射治療後出現晚期復發的段視神經腦膜瘤。
腦垂體瘤和顱咽管瘤
在治療大多數腦垂體瘤時，無論屬分泌性還是非功能性，最好的方法是透過顯微外科手術切除，當中通常會採用經蝶竇入路。當腫瘤入侵海綿竇，令手術難度及風險增加時，伽瑪刀是非常理想的治療方法。將顯微手術和伽瑪刀治療相結合的理念適用於：不傷害(保守切除)、消除損傷 (減輕對視神經和交感神經的壓力)、及防止未來的傷害 (伽瑪刀清除殘留組織，以防未來復發)。
對於患有肢端肥大症和源自腦垂體的庫欣氏症候群患者，手術是主要的治療方法。而當外科手術無法有效治愈時，伽瑪刀可用作為輔助治療。
在治療催乳素瘤時，藥物治療是首選。當藥物治療無效或副作用嚴重時，伽瑪刀是一個極佳的選擇。
顱咽管瘤處於腦中心位置及附著在下丘腦，是一種非常難切除的腫瘤。若要完全切除，就必定會導致嚴重的後遺症。另外，即使經過反覆治療後，仍會有復發的傾向。結合顯微手術及ICON™伽瑪刀分次治療，能為患者提供新的治療方向。
這些腫瘤種類繁多，包括神經膠質瘤和原始神經外胚層腫瘤等。過去，伽瑪刀會用於放射治療後的局部加強治療、較小的殘餘病灶、或是傳統治療方式失敗後時的補救辦法。作為具分次治療能力的新一代放射治療平台，ICON™伽瑪刀具有更高的精確度和更少的輻射漏射優點，因此成為腦外科腫瘤醫生不可或缺的治療工具。
腦動靜脈畸形血管瘤可能只會潛伏於體內，亦可能會引發致命性出血。醫生必須為每一位患者制定個別治療策略，因為對不同AVM和患者因素而言，當中風險效益比率的差異極大。
在處理之前從未出血的大型複雜性 AVM 時，最好先進行觀察。
在治療淺層的和平不是太大的AVM時，顯微外科手術可帶來快速治愈的效果及消除出血風險。
伽瑪刀對小型和位置深處 (基底核和腦幹等位置)，且並不適宜使用手術治療的AVM有不錯的治療效果。與顯微外科不同，閉塞過程需要時間，因此出血保護的急切性相對較低。
有時，要完全消除出血性的複雜AVM，治療計劃必須結合外科手術、血管內栓塞術/黏合注射劑和伽瑪刀治療。這方法同樣適用於與 AVM在病因學和自然病程上均存在差異的硬腦膜動靜脈瘺。
海綿狀血管瘤亦稱為海綿體瘤，是一種低流量型血管畸形，其出血風險低於AVM。此疾病有時會引發癲癇症。
海綿狀血管瘤通常是偶然發現的，因此並不需要治療。
對於有症狀的患者而言，手術切除可提供最佳的治癒機會。
伽瑪刀一般被用作治療較為煩惱且會導致反覆出血的小型海綿狀血管瘤。這些血管瘤通常位於深處 (例如基底神經節、腦幹) 。
伽馬刀放射手術對治療三叉神經痛非常有效，而且亦很安全。對於傳統藥物難以治療或藥物治療帶來嚴重副作用的臨床情況，醫生通常會建議採用伽馬刀放射手術治療。
伽瑪刀慈善基金 – 為有需要接受伽瑪刀放射治療的腦科疾病患者提供經濟支援。
