Behandlingen tilbys typisk til pasienter som ikke har god nok effekt av legemiddelbehandling. Inngrepet brukes mest til å behandle bevegelsesforstyrrelser, som alvorlig tremor, rigiditet og bradykinesi ved Parkinsons sykdom, essensiell tremor, og primær dystoni, men det kan også benyttes til å behandle alvorlig kronisk klasehodepine (selvmordshodepine) og forsøksvis også noen andre tilstander (som alvorlig depresjon og tvangslidelse) der tradisjonelle medisiner ikke virker godt nok. Det er også forsøksvis gjort studier med DBS mot Alzheimers sykdom, anorexia nervosa og Gilles de la Tourettes sykdom, men så langt har svarene ikke vært konklusive.