放射線の一種であるガンマ線を脳の病巣に集中して当てる治療法。主に脳腫瘍や脳血管奇形などに用いられ、開頭手術を行わずに脳内の病変を高い精度で治療することができる。ガンマナイフ装置には多数のコバルト(Co60)の線源が半円形に敷き詰めら、それぞれの線源から病変部にガンマ線を集中的に照射することで、病変部のみに高エネルギー照射ができる。一本一本のガンマ線のエネルギーは弱いため、周囲の正常組織への放射線の影響は最小限に抑えることができる。