Лучевая хирургия подразумевает доставку единичной высокой дозы радиации с использованием стереотаксической техники. Классически для проведения лучевой хирургии черепа к черепу пациента крепится жесткая нейрохирургическая рама, а к раме прикрепляется стереотаксическое локализующее устройство, позволяющее повысить точность наведения. Существуют коммерческие системы для лучевой хирургии, в которых иммобилизация достигается без жесткой нейрохирургической рамы. Хотя существует бесчисленное множество коммерческих систем для лучевой хирургии и стереотаксической лучевой терапии, все эти системы используют одни и те же основополагающие принципы: (1) иммобилизация пациента, (2) точность наведения, (3) доставка высоких доз радиации и (4) неоднородное распределение дозы с крутым градиентом дозы. Коммерческие системы радиационной хирургии включают Гамма-нож, в котором используется 201 радиоактивный кобальтовый источник, расположенный в полусферической решетке, и Кибернож, в котором используется роботизированная технология, позволяющая линейному ускорителю (LINAC) отслеживать положение пациента в режиме реального времени во время лечения. Стандартный LINAC может быть оснащен конусами, прикрепленными к его головке, что обеспечивает круговую коллимацию луча. Распределение дозы от Гамма-ножа, Киберножа или стандартного LINAC, оснащенного конусами, является сферическим, поэтому для лечения мишеней несферической формы требуется наложение нескольких сферических распределений дозы. LINAC, оснащенный многолепестковыми коллиматорами, также может использоваться для лучевой хирургии, что позволяет формировать пучок более конформно. Также называется радиохирургией, стереотаксической радиохирургией и стереотаксической радиохирургией.