Den stereotaktiska strålbehandlingen utvecklades i synnerhet för strålbehandling av hjärntumörer, eftersom joniserande strålning har en negativ effekt på den friska hjärnvävnaden kring tumören.
Yttre huvudkoordinater i kombination med fusionerad dator– och magnetavbildning används för att definiera behandlingsobjektet. I samband med planeringsröntgen görs en individuell mask för patienten, masken hindrar patienten från att röra sig under behandlingen. Vid behov kan masken ändras så att till exempel patienter som lider av klaustrofobi kan vårdas så bekvämt som möjligt. Den stereotaktiska strålbehandlingen är en millimeternoggrann precisionsstrålbehandling där behandlingen inriktas tredimensionellt och så noggrant som möjligt.
I praktiken cirklar strålbehandlingsmaskinen runt huvudet i flera olika nivåer. Då begränsas den höga stråldosen till tumörområdet, och stråldosen i hjärnvävnaden kring tumören blir låg. Behandlingens precision bevisas även av det faktum att det för många cancerpatienter välbekanta beklagliga håravfallet ofta kan undvikas vid stereotaktisk strålbehandling.