采用非共面旋转照射或多个固定野定向集束照射技术，实现病灶中心高剂量，而周边剂量迅速跌落的剂量分布的放射治疗技术。采用该技术可以使局部病灶接受达到消融的放射治疗剂量，因而又称立体定向放射消融治疗（stereotactic ablative radiotherapy; SABR）。
立体定向放射治疗多应用非创伤性头架、面模或体部固定装置固定患者体位，通过直线加速器或γ射线治疗系统，实施非共面旋转照射或多个固定野照射；其特征是三维、小野、集束、分次、大剂量照射，肿瘤周围正常组织受照射剂量很小，体现了现代放疗“精确定位，精确计划，精确治疗”的特点和方向。
这项技术最先是在20世纪50年代初，由瑞典神经外科专家L.莱克塞尔[注]首先提出，使用200千伏（kV）的X射线对颅内病变进行了多个小野三维集束单次大剂量照射，射线对病变起到了类似于手术的作用，因而将这种技术称为立体定向放射外科（stereotactic radiosurgery; SRS）。随着立体定向放射外科技术在肿瘤治疗中的推广应用，将立体定向装置/技术和适形、调强放射治疗技术相结合，采用单次或分次照射治疗除颅脑以外部位的肿瘤，称为体部立体定向放射治疗（stereotactic body radiotherapy; SBRT）。
立体定向放射治疗适用于体积较小的良性或恶性病灶，如颅内小的垂体瘤、听神经瘤、动静脉畸形、脑转移瘤、脑膜瘤、颅咽管瘤、胶质瘤等的治疗等。自20世纪90年代末开始，这项技术也逐渐应用于越来越多的肿瘤治疗领域，如小的肝癌、胰腺癌、肺癌，以及临近重要器官如脑干脊髓等的肿瘤的治疗，取得了较好的效果。