در پرتو درمانی جهت از بین بردن سلول های تومور از پرتو های پر انرژی همچون اشعه ایکس یا ذرات پروتون استفاده می شود. در متاستاز مغزی، درمان شامل یک یا هر دو روش پرتو درمانی زیر می شود:

پرتو درمانی کل مغز: در این روش جهت کشتن تمامی سلول های تومور، تمام نواحی مغز تحت پرتو درمانی قرار می گیرند. افرادی که تحت چنین درمانی قرار می گیرند معمولا به 10 تا 15 جلسه درمانی در بازه زمانی دو تا سه هفته نیاز دارند. عوارض جانبی پرتو درمانی شامل خستگی، حالت تهوع و ریزش مو است. پرتو درمانی طولانی مدت بر کل مغز سبب کاهش ادراک بیمار می شود.

پرتو درمانی استریوتاکتیک: در این روش، هر پرتو به تنهایی دارای قدرت بالایی نبوده اما کانون تمرکز پرتو ها تعداد زیادی از پرتو ها را دریافت کرده و سلول های سرطانی موجود در آن از بین می روند. پرتو درمانی استریوتاکتیک معمولا در یک جلسه انجام شده و پزشکان می توانند چندین تومور را در همان جلسه از بین برند. عوارض جانبی این درمان شامل حالت تهوع، سردرد، تشنج، گیجی و سرگیجه می شوند. خطر کاهش ادراک در بلند مدت در روش استریوتاکتیک کمتر از پرتو درمانی کل مغز است.

پزشکان و محققان در سال های اخیر پیشرفت های چشم گیری را در زمینه های زیر به وجود آورده اند:

• پرتو درمانی کل مغز
  
• پرتو درمانی استریوتاکتیک
  
• چگونگی تاثیر این دو روش بر میزان بقا، توانایی ادراک و کیفیت زندگی بیماران