X 射线刀最早用于颅内肿瘤的治疗，随着技术的改进和临床治疗技术的日益成熟，X 射线刀治疗适应证也越来越多。目前，X 射线刀主要适合病变相对比较局限的肿瘤和某些良性病变。

(1) 头颈部。脑胶质瘤、垂体瘤、听神经瘤等颅内肿瘤；病灶数目较少的脑转移瘤，以及脑转移瘤行全脑照射后局部转移灶无效者；鼻咽癌等头颈部肿瘤行根治性放疗后仍有残存者。

(2) 胸腹部不能手术的早期非小细胞肺癌、小肝癌、局限的肺转移瘤、局限的肝转移瘤或腹膜后转移性淋巴结。

(3) 颅内动静脉畸形等良性病变。

(4) 三叉神经痛、帕金森综合征等功能性病变。

(5) 与重要正常组织关系密切，手术后容易导致较大损伤的病例，如椎管内的肿瘤。