頭部伽瑪刀可用于治療：

腦血管疾病：顱內動靜脈畸形，海綿狀血管瘤，特別是中、小型及深部動靜脈畸形。

顱內良、惡性腫瘤：聽神經瘤，腦膜瘤，垂體腺瘤，松果體區腫瘤，顱咽管瘤，腦干腫瘤，胚胎瘤，腦轉移瘤，腦膠質瘤，脊索瘤等。尤其是位于功能密集區，手術危險性較大的較小的腫瘤。

功能性神經疾病：頑固性疼痛，帕金森氏病，癲癇，原發性三叉神經痛等。尤其是三叉神經痛，療效比較理想，治療后6個月完全緩解率為65%，疼痛癥狀改善可達80~90%

體部(全身)伽瑪刀一句話可用于治療全身各部位的腫瘤，例如肺癌、肝癌、肝血管瘤、胰腺癌、腎上腺癌、食道癌、賁門癌、直腸癌、膀胱癌、宮頸癌、盆腔轉移癌和骨腫瘤等。