腦轉移瘤本身的特征使其成為立體定向放射外科治療（SRS）的理想標靶，例如，多數轉移瘤為類球形，位於灰質-白質交界處，直徑≤4 cm，無浸潤性等。另外，對放射抵抗的轉移瘤如腎透明細胞癌、黑色素瘤等，SRS對其處於放療高劑量區的腫瘤細胞治療仍有效。具有下列特征的患者適於接受SRS：一般狀況好，卡諾夫斯基（Karnofsky）評分（KPS）＞60分，病灶與周圍組織界限清楚，腫瘤最大直徑≤3.5 cm，顱內高壓症狀在可控狀態，預期生存期＞2個月。　

SRS聯合WBRT薈萃分析提供的A級證據顯示，對存在1～4處轉移灶、腦轉移瘤回歸分割分析（RPA）分級1~2級的患者，與單用SRS相比，SRS聯合全腦放療（WBRT）的局部控製率較高。對存在1～3處轉移灶、RPA 1～2級的患者，與單用WBRT相比，SRS聯合WBRT與局部控製率及KPS評分提高相關；對單發轉移瘤患者，SRS聯合WBRT可延長生存期。　

治療複發性腦轉移SRS可有效治療WBRT或外科手術治療後複發的腦轉移瘤患者。亞曆山大（Alexander）等的研究結果顯示，經SRS治療的複發患者1年和2年局部控製率分別為85%和65%，中位生存期為9個月。另外，布雷內曼（Breneman）等報告同類患者的中位生存期為43周。諾埃爾（Noel）等的研究則表明，患者1年和2年局部控製率可分別達91.3%和84%。　

SRS序貫化療即使是已發生腦轉移的患者也不能輕易放棄對其原發灶的治療和全身化療。SRS後繼續給予化療對腫瘤原發灶和轉移灶都有效。行SRS後患者血腦屏障被部分破壞，可出現1～3個月的窗口期，有利於化療藥物進入腦內並發揮作用。SRS+化療可成為今後腦轉移瘤治療的研究方向之一。　

　　同時，應該看到SRS也有局限性，例如不能預防顱內遠處新發病灶的出現，放射壞死發生率也較高。