尽管最佳的前期治疗，并且大多数复发发生在第一年内，但胶质母细胞瘤患者总是复发。26次局部复发是主要的贡献者，病人死亡率和难以管理，因为手术再切除的发病率大体积再照射往往需要和有限的有效的全身选项。30以下复发的结果是很差，6个月无进展存活的15％（PFS），只有9个星期中位PFS和25周中位总存活。
　　 一些病例系列，回顾性和前瞻性研究显示放射外科治疗这种疾病的潜在疗效和可接受的毒性。
　　 在一系列147例患者中，治疗中位剂量为35Gy，10个部分，单独给予85-90％等剂量，或者除重复开颅术或伴随化疗外，获得了相似的结果，中位生存期分别为10个月和11个月适用于分别为3级和4级肿瘤的患者。也没有证实临床上显着的急性发病率。37在另一个大型单一机构系列中，Combs等人。38研究了172例患者再次照射的作用（n=42WHO3级;n=59WHO4级）。使用分次立体定向方法，中位剂量为36Gy，每个2Gy2Gy。胶质母细胞瘤患者再次照射后的中位生存期为8个月，3级肿瘤患者为16个月。
　　 贝伐单抗是血管内皮生长因子（VEGF）的人重组单克隆抗体，其在2009年被美国FDA批准用于治疗复发性胶质母细胞瘤，其基于相对于来自非比较II期试验的历史对照的持久反应。为此，古京等人。报道了一系列25例患有复发性HGG的患者，其立体定量剂量为30Gy，按照5％的比例用贝伐单抗给予100％等剂量处方。报告的6个月PFS和中位PFS为65％和7.3个月，胶质母细胞瘤的中位生存期为12.5个月。没有报告的放射性坏死病例，大多数毒性与贝伐单抗有关，但与贝伐单抗使用的其他报道一致。在最近的一项研究中，Cuneo等人。例报告接受佐剂（同时或放射外治疗后）的胶质母细胞瘤患者的1年总生存率为50％，未接受辅助贝伐单抗治疗的患者为22％（P=0.005）。其他研究表明，贝伐单抗和放射外科手术或大分割立体定向放射治疗复发性恶性胶质瘤的组合可提高存活率和可接受的毒性。此外，在一项针对15例复发性高级别胶质瘤患者的小型研究中，采用立体定向放射外科手术（SRS）治疗直径<3cm的病灶，其中一个部分采用18Gy或24Gy治疗，直径为3-5cm用贝伐单抗接受5×5-Gy组分;没有发现神经认知，生活质量和Karnofsky表现状态的变化。
　　 放射治疗肿瘤学组（RTOG）开展了一项随机的II期临床试验（RTOG1205），该试验同时使用贝伐单抗和放射治疗，单独使用贝伐单抗治疗先前受照射的贝伐单抗治疗复发性胶质母细胞瘤的患者。最大直径<5cm的单焦点病变将采用立体定向方法治疗，剂量为35Gy，分10次。
　　 对于复发性疾病患者，有一组选择可以使用立体定向方法从再次照射中受益。这些患者包括自先前高剂量辐射后超过6个月的患者，较小的肿瘤（例如，<5cm），合理的性能状态（例如，Karnofsky表现状态≥60）和没有软脑膜病。