Een laser kan worden gericht op een bepaald gebied in de hersenen, met behulp van een dunne vezel die naar het tumorweefsel wordt geleid. De laser zendt energie uit en verhit daardoor het weefsel rondom de punt van de laservezel. Hoge temperaturen kunnen snelle, onomkeerbare weefselschade veroorzaken – in dit geval aan de hersentumor.

Tijdens de operatie genereert real-time MRI een live temperatuurkaart van de hersenen van de patiënt. Hierdoor kan de chirurg de temperatuur van het hersenweefsel voortdurend in de gaten houden en ervoor zorgen dat de door de laser veroorzaakte schade effectief wordt gericht op de tumor en wordt beperkt tot het gezonde weefsel rondom de tumor.
Omdat voor deze techniek slechts een kleine incisie en een gaatje nodig zijn om de laservezel doorheen te leiden, is voor de behandeling geen craniotomie nodig en wordt deze beschouwd als minimaal invasief. De procedure duurt meestal 3-4 uur; een groot deel daarvan wordt besteed aan het zorgvuldig plaatsen van de laservezel, terwijl de laserbehandeling zelf slechts enkele minuten duurt. De meeste patiënten worden de volgende dag ontslagen.
Tumorsoorten die met LITT kunnen worden behandeld zijn gliomen en hersenmetastasen. Het gebruik van LITT is echter ook afhankelijk van een aantal factoren, waaronder de grootte, vorm en locatie van de tumor. LITT is bijvoorbeeld het meest effectief bij tumoren die minder dan 3 cm in diameter zijn en een bolvorm hebben.