随着神经影像学定位技术的进展，以及对功能性疾病药物治疗局限性的认识，伽玛刀脑外科在功能神经外科的应用近年来有所发展。
　　2.4.1三叉神经痛在所有伽玛刀治疗的功能性神经疾患中，三叉神经痛占首位，且每年的治疗数不断上升。许多报道都证明伽玛刀治疗三叉神经痛与其它外科方法比较，侵袭性最小，并发症发生率最低，经过进一步长期的随访，有可能成为首选治疗方法。在Young等[14]报道伽玛刀治疗的110例患者中，随访时间为4～49个月（平均19.8个月），未经手术治疗者早期疼痛缓解率为95.5%，仅3%患者疼痛复发，在已经过治疗的顽固性疼痛和症状不典型者，早期和长期缓解率分别为88%和69%，3例患有延迟性面部感觉缺损。治疗机制估计不是神经元的毁损，因为其面部感觉功能仍然存在，可能是假突触传递受到阻滞。目前需开展相关临床及动物实验，探索控制疼痛缓解的机制。通常在三叉神经根近端距脑干4~7mm处，4mm准直器一个靶点照射，以50%的等剂量线包绕，靶中心剂量为70~90Gy，20%等剂量曲线临近脑干。
　　2.4.2癫痫伽玛刀对原发和继发癫痫均有效。在治疗血管畸形和肿瘤的同时，伴发癫痫可以治愈或发作频率降低。内侧颞叶癫痫患者通常以杏仁核及海马作为靶点，还有人采用胼胝体为靶点，替代胼胝体切断术，均取得了良好的效果。参考剂量以部位不同而异，从10Gy、50Gy到170Gy，尤其注意皮层功能区边缘剂量不应超过18Gy，见效的原因可能是癫痫灶的电活动受到抑制，或者癫痫灶或播散途径受到破坏。伽玛刀有望成为癫痫外科的主要手段之一，但仍需长期的随访评估[15]。
　　2.4.3椎体外系疾病帕金森病和扭转痉挛可以用伽玛刀放射外科的手段替代射频的方法毁损深部核团，但伽玛刀治疗仅靠影像学方法，不能通过电生理精确确定核团，所以，尽管其侵袭性更小，却并未广泛开展，仅在全身情况不允许和患者拒绝射频的情况下采用伽玛刀治疗。选丘脑靶点比苍白球的效果佳，原因可能是由于二者放射敏感度不同所致，仍需进行伽玛刀放射外科与射频方法的比较研究。