伽马刀并不是真正的手术刀，而是一种先进的放射治疗设备，其全称是“伽马射线立体定向治疗系统”。因其治疗照射范围与正常组织的界限非常明显，边缘如刀割一样，人们形象地称之为伽马刀。伽马刀的治疗原理类似于放大镜的聚焦过程。放大镜下面伽马射线集中的光斑照射之处，癌细胞难逃一劫，焦点以外的组织安然无恙。

伽马刀将许多束射线从不同的方向照射进人体，由于每一束射线的剂量都很小，对它穿越的正常组织损害很小，但在焦点部位，可以准确地一次性摧毁病灶。伽马刀使肿瘤组织直接在体内死亡，而不是像开刀一样把肿瘤取出体外，因而不流血、无痛苦。普通放疗是多次小剂量进行，而伽马刀则是一次或少次大剂量进行，更适合于老年肿瘤患者。