Se puede dirigir un láser a una zona definida del cerebro, utilizando una fina fibra que se guía hasta el tejido tumoral. El láser transmite energía y, como resultado, calienta el tejido que rodea la punta de la fibra láser. Las altas temperaturas pueden causar daños rápidos e irreversibles en el tejido, en este caso, en el tumor cerebral.

Durante la operación, la RM en tiempo real genera un mapa de temperatura en vivo del cerebro del paciente. Esto permite al cirujano supervisar continuamente las temperaturas del tejido cerebral, asegurándose de que el daño inducido por el láser se dirige eficazmente al tumor y se restringe del tejido sano que lo rodea.
Debido a que esta técnica sólo requiere una pequeña incisión y un orificio para guiar la fibra láser, el tratamiento no implica una craneotomía y se considera mínimamente invasivo. El procedimiento suele durar entre 3 y 4 horas; gran parte de ellas se dedica a colocar cuidadosamente la fibra láser, mientras que el tratamiento con láser en sí dura unos minutos. La mayoría de los pacientes son dados de alta al día siguiente.
Los tipos de tumores que pueden tratarse con la LITT son los gliomas y las metástasis cerebrales. Sin embargo, el uso de la LITT también depende de una serie de factores como el tamaño, la forma y la ubicación del tumor. Por ejemplo, la LITT es más eficaz en los tumores que tienen menos de 3 cm de diámetro y una forma esférica.