颅脑伽玛刀主要由60Co（钴60）放射源、准直器、治疗床、立体定位框架、计算机治疗计划设计系统、计算机操作控制系统等组成。

　　60Co放射源：钴元素家族有五种同位素，即56Co、57Co、58Co、59Co和60Co，除了59Co是稳定同位素（无放射性）外，其余都具有放射性。其中，60Co更是一种穿透力很强的核辐射元素。医学上正是利用了60Co 放射线穿透力很强的特性来杀灭身体内部的肿瘤细胞的。颅脑伽玛刀在钴源数量和几何排列上有其特点，应用数十上百个低能的60Co源，呈半球状几何分布排列（不同的颅脑伽玛刀在钴源排列上有所区别，在后面的问答中会谈到），使每个源都指向同一圆点，即聚焦点。

　　准直器：就是将每束60Co放射线即伽玛射线精确导向聚焦点的钢性装置。形状除玛西普伽玛刀准直器呈筒状外，其余均呈半球状。不同的伽玛刀准直器数量不同，Leksell伽玛刀有4种不同孔径的准直器，使用起来比较麻烦，治疗中要根据需要更换。而奥沃颅脑伽玛刀、玛西普颅脑伽玛刀、尊瑞颅脑伽玛刀只需要一个孔径大小不一的准直器，自动化水平更高，治疗中不用人力更换，计算机根据治疗计划自动更换。

　　治疗床：治疗床就是将病人按照治疗计划要求固定并将病人送人伽玛刀照射野内进行治疗的装置。值得一提的是尊瑞伽玛刀治疗床和主机是一体化钢性连接，保证了治疗床和主机永不变形和可能存在的位移，从而保证了治疗精度的准确性。

　　立体定位框架：是一种精确确定颅脑病灶的装置。均为经典的Leksell型定位框架，一般分CT型和MRI型，只有尊瑞伽玛刀立体定位框架二者合一，只需一种立体定位框架就能够满足CT和MRI定位的需要，而不需要更换。

　　治疗计划设计系统：这是非常重要的组成部分，如果上面谈到的几部分是硬件的话，那么这部分就是软件了，而软件的发展和更新是最快的。随着计算机技术的发展，伽玛刀治疗计划设计系统更加自动化、程序化，也大大提高了工作效率和放射剂量分布精度。

　　操作监控系统：监控系统是保证伽玛刀按照治疗计划实施治疗，并且确保治疗安全的系统。有许多连动系统，如果治疗中某个环节出现问题，伽玛刀将不能实施治疗，或者自动终止治疗。