En laser kan rettes mod et defineret område i hjernen ved hjælp af en tynd fiber, der styres til tumorvævet. Laseren overfører energi og opvarmer som følge heraf vævet omkring spidsen af laserfiberen. De høje temperaturer kan forårsage hurtige, irreversible vævsskader – i dette tilfælde på hjernetumoren.

Under operationen genererer MR-billeddannelse i realtid et live temperaturkort over patientens hjerne. Dette gør det muligt for kirurgen løbende at overvåge hjernevævets temperaturer og sikre, at den laserinducerede skade effektivt er målrettet mod tumoren og begrænset fra det sunde væv omkring tumoren.
Da denne teknik kun kræver et lille snit og et lille hul til at føre laserfiberen igennem, indebærer behandlingen ikke en kraniotomi og betragtes som minimalt invasiv. Proceduren varer typisk 3-4 timer; en stor del af den bruges på omhyggeligt at placere laserfiberen, mens selve laserbehandlingen tager få minutter. De fleste patienter bliver udskrevet den næste dag.
Tumortyper, der kan behandles med LITT, omfatter gliomer og hjernemetastaser. Anvendelse af LITT afhænger dog også af en række faktorer, herunder tumorstørrelse, form og placering. For eksempel er LITT mest effektiv på tumorer, der er mindre end 3 cm i diameter og har en sfærisk form.