X-刀即等中心直线加速器，其光子束来自直线加速器。主要装置包括沿水平轴旋转的光子束框架、沿垂直轴旋转的治疗床、控制光子束的准直器（5~35mm）、Leksell定向架或变形塑料定向架。其中直线加速器机架、治疗床可分别做水平与垂直旋转，使通过准直器的光子束集中于等中心区，恰好与立体定向仪内病人的病灶相重叠，从而使光子束达到毁损病变组织的目的。
X-刀也是用单枪或多枪发射完成其治疗，每一枪由5个放射弧完成。大、小病灶分别采用大、小准直器，球形灶可用单枪发射，不规则灶必须用多种准直器多枪发射。X-刀一般采用CT定位，将病人头部固定于定位架内，先行薄层连续扫描，将CT图像录入光盘内，然后将光盘送入X-刀中心工作站内，在屏幕上显示出病灶的全貌，一一算出每层的X、Y、Z坐标值，用鼠标画出每层病灶的边缘，画出眼球、视神经、视交叉、内囊、脑干等需要保护的重要部位，然后选用适当准直器，设计出包裹病灶的等剂量线，一般选用80%等剂量线为有效边缘剂量线，用它完全覆盖靶灶的边缘。每枪的5个弧需一一校正，使之避开上述重要部位，最后按80%边缘剂量线推算出中心最大剂量，并打出处方。对动静脉畸形及各种良性肿瘤可采用一次性治疗，边缘剂量与伽玛刀相同，对恶性肿瘤可分5次~6次完成治疗，每日或隔日一次，总边缘剂量可略高于伽玛刀。
