听神经瘤分为神经鞘瘤和神经纤维瘤，绝大多数听神经瘤为神经鞘瘤。伽玛刀治疗神经鞘瘤的效果明显优于神经纤维瘤。伽玛刀治疗听神经瘤的大优点是安全，患者痛苦少，面神经受损率低。尽管显微外科手术使面神经功能保留程度明显提高，但是对中小型听神经瘤，伽玛刀治疗的优越性仍比较明显。
应用伽玛刀治疗听神经瘤已经有40余年的历史，截止到2005年12月，全世界应用Leksell伽玛刀治疗听神经瘤约3.2万例。伽玛刀治疗听神经瘤经历了早期探索阶段、经验积累阶段和目前成熟阶段。在早期阶段，照射肿瘤的中心剂量高达50~70Gy，肿瘤周边剂量为30-35Gy。虽然肿瘤得到了良好控制（或肿瘤缩小），但是面神经受损率（即面瘫率）高达39%，三叉神经受损率为30%以上，同时伴有小脑水肿。20世纪80年代和90年代初期，治疗听神经瘤的周边剂量逐渐降低，面神经的受损率也开始下降。通过对听神经瘤患者MRI影像学的长期随访，为伽玛刀治疗听神经瘤积累了丰富的经验。
   中小型听神经瘤（直径<2.5cm）是伽玛刀治疗的佳适应证；大直经为2.5-3cm听神经瘤为伽玛刀治疗的良好适应证；手术后残留或术后复发听神经瘤（肿瘤直径≦3cm）也是伽玛刀治疗的良好适应证，术后残留者治疗的佳时机为术后3-6个月。高龄患者或有手术禁忌症的患者，肿瘤对脑干压迫不明显或无明显脑干受压症状，并且无颅内高压症状，肿瘤的大径可放宽到4.0cm(选择性适应证)。当患者伴有严重三叉神经痛时，建议显微外科手术治疗，因为伽玛刀治疗很难迅速缓解三叉神经痛。
   目前照射中小型听神经瘤的周边剂量为12-14Gy，长期随访结果表明，肿瘤的长期控制率为92%-96%，甚至有报道5年控制率达100%。伽玛刀治疗后大约70%的肿瘤缩小，15%的肿瘤保持在伽玛刀治疗前的大小，约12%-16%的肿瘤在伽玛刀治疗后增大。在增大的肿瘤中，仅有极少肿瘤需要外科手术治疗，随着随访时间的延长，1/3的肿瘤再次缩小，其余肿瘤长期保持在治疗后早期增大的状态。大约70%患者的听力保持在术前状态，面神经受损率降低到1%左右，三叉神经受损率为1%~2%。如果患者高龄或有手术禁忌证，肿瘤符合选择性适应证，经伽玛刀治疗后肿瘤仍能得到良好控制，患者不良反应轻，但是肿瘤缩小缓慢，国内一些神经外科医师将大型听神经瘤部分或大部切除，完全保留面神经功能，然后进行伽玛刀治疗，这种联合治疗不仅使肿瘤得到控制，同时保留面神经和后组颅神经功能，提高患者的生存质量。伽玛刀治疗后半年到一年，听神经瘤中心强化减弱（中心坏死），部分肿瘤有暂时性肿胀，体积可增大。这是正常的病理变化过程，只要患者症状没有明显加重、不伴有颅内压增高，不必视为“肿瘤增大、治疗无效而行外科手术治疗”，可继续随访，一般判断治疗是否有效的时间为伽玛刀治疗后2~3年。
   面神经受损：由于面神经与听神经一起进入内听道，伽玛刀治疗时，面神经不可避免的受到照射。面神经的受损与照射剂量、面神经受照射的长度成正相关，但是随着照射剂量的降低，治疗计划的更加适形，面神经受损率从早期的15%左右降低到目前的1%左右。此外，面瘫的发生还与肿瘤的生长形态有关，如果肿瘤向内听道扩大生长，形状似哑铃时，伽玛刀治这类肿瘤容易引起轻度面瘫，伽玛刀治疗后4-18月，面神经的暂时性轻度受损率约为6%-10%，多数患者恢复正常，而永久受损率为1%左右。三叉神经损伤：中小型听神经瘤伽玛刀治疗后，三叉神经的暂时受损率可高达10%左右，而永久受损率为1%-2%。耳鸣：伽玛刀治疗后大约5%患者出现新的耳鸣症状。脑积水：由于听神经瘤本身引起脑脊液内碱性髓鞘蛋白升高，中小型听神经瘤引起脑积水的比例为5%-10%左右。在伽玛刀治疗后大约5%的患者新出现交通性脑积水，需要脑室腹腔分流手术。