En laser kan riktas till ett definierat område i hjärnan med hjälp av en tunn fiber som styrs till tumörvävnaden. Lasern överför energi och som ett resultat av detta värms vävnaden som omger laserfiberns spets upp. Höga temperaturer kan orsaka snabba, irreversibla vävnadsskador – i det här fallet på hjärntumören.

Under operationen genererar MR-bilder i realtid en levande temperaturkarta över patientens hjärna. Detta gör det möjligt för kirurgen att kontinuerligt övervaka hjärnvävnadstemperaturen och se till att den laserinducerade skadan är effektivt riktad mot tumören och begränsad från den friska vävnaden runt tumören.
Då den här tekniken endast kräver ett litet snitt och ett litet hål för att styra laserfibern genom, innebär behandlingen ingen kraniotomi och anses vara minimalt invasiv. Förfarandet tar vanligtvis 3-4 timmar; en stor del av tiden går åt till att noggrant positionera laserfibern, medan själva laserbehandlingen tar några minuter. De flesta patienter skrivs ut nästa dag.
Tumörtyper som kan behandlas med LITT är bland annat gliom och hjärnmetastaser. Användningen av LITT beror dock också på ett antal faktorer, bland annat tumörens storlek, form och läge. Till exempel är LITT mest effektivt på tumörer som är mindre än 3 cm i diameter och har en sfärisk form.