Ein Laser kann mit einer dünnen Faser, die zum Tumorgewebe geführt wird, auf einen bestimmten Bereich im Gehirn gerichtet werden. Der Laser überträgt Energie und erwärmt dadurch das Gewebe, das die Spitze der Laserfaser umgibt. Hohe Temperaturen können zu schnellen, irreversiblen Gewebeschäden führen – in diesem Fall am Hirntumor.

Während des Eingriffs erstellt die Echtzeit-MRT eine Live-Temperaturkarte des Gehirns des Patienten. Auf diese Weise kann der Chirurg die Temperatur des Hirngewebes ständig überwachen und sicherstellen, dass die laserinduzierte Schädigung gezielt auf den Tumor gerichtet ist und das gesunde Gewebe um den Tumor herum nicht beeinträchtigt wird.
Da für diese Technik nur ein kleiner Schnitt und ein Loch zur Führung der Laserfaser erforderlich sind, erfordert die Behandlung keine Kraniotomie und gilt als minimalinvasiv. Der Eingriff dauert in der Regel 3 bis 4 Stunden, wobei ein Großteil der Zeit auf die sorgfältige Positionierung der Laserfaser verwendet wird, während die Laserbehandlung selbst nur wenige Minuten dauert. Die meisten Patienten werden am nächsten Tag entlassen.
Zu den Tumorarten, die mit LITT behandelt werden können, gehören Gliome und Hirnmetastasen. Der Einsatz der LITT hängt jedoch auch von einer Reihe von Faktoren ab, darunter Größe, Form und Lage des Tumors. So ist die LITT am wirksamsten bei Tumoren mit einem Durchmesser von weniger als 3 cm und einer kugelförmigen Gestalt.